Zawory równoważące: rodzaje, dobór, projektowanie [Poradnik 2025]
Czy wiesz, że prawidłowo dobrany zawór równoważący może zmniejszyć zużycie energii cieplnej nawet o 35%? Ponadto, koszty pompowania elektrycznego są niższe o 40% w systemie grzewczym z właściwym równoważeniem hydraulicznym. W naszym poradniku przedstawiamy kompleksową wiedzę zarówno dla doświadczonych inżynierów, jak i dla osób mniej obeznanych z tematem instalacji grzewczych.
Równoważenie czy regulacja?
Na wstępie warto wspomnieć o pokrewnym pojęciu jakim jest regulacja, które często jest mylnie używane wymiennie z równoważeniem, choć nie do końca znaczy to samo. Czym więc różni się równoważenie od regulacji?
Równoważenie to proces zapewniający, że każda gałąź instalacji – czy to obieg grzejnikowy, czy pętla ogrzewania podłogowego, położony bliżej lub dalej od źródła ciepła, z mniejszą lub większą mocą – otrzymuje dokładnie taki przepływ czynnika, jaki został założony w obliczeniach projektowych. W praktyce służy do kompensacji różnic ciśnień występujących w różnych częściach instalacji, wynikających np. z różnej długości przewodów, strat ciśnienia na armaturze czy różnego obciążenia cieplnego. Mówiąc prościej, jest to przekierowanie strumieni czynnika w instalacji tam, gdzie jest potrzebny.
Do realizacji równoważenia wykorzystuje się m.in. zawory statyczne (ręczne) lub automatyczne zawory (regulatory) różnicy ciśnień, które ograniczają nadmierny przepływ w gałęziach położonych bliżej źródła ciepła. Proces ten ma charakter statyczny – ustawienia dokonuje się na etapie rozruchu instalacji przy jej 100% obciążeniu, a wartości przepływu nie zmieniają się dynamicznie.
Regulacja to funkcja, która umożliwia bieżące dostosowywanie przepływu, temperatury lub ciśnienia w zależności od aktualnego zapotrzebowania na ciepło lub chłód. Przykładem może być termostat przy grzejniku, który zmniejsza przepływ wody w miarę osiągania zadanej temperatury w pomieszczeniu.
Regulacja może być lokalna (np. zawór grzejnikowy z głowicą termostatyczną) lub centralna (np. system BMS sterujący zaworami strefowymi). Ma charakter dynamiczny – działa ciągle, reagując na czynniki zewnętrzne (np. zmiany pogodowe, obecność użytkowników, zyski wewnętrzne).
W praktyce obie funkcje muszą ze sobą współdziałać. Bez równoważenia, nawet najlepszy system regulacji nie będzie działał poprawnie. Przy nadprzepływach zawory regulacyjne będą wywoływały nadmierny hałas, a przy podprzepływach zawory regulacyjne mimo pełnego otwarcia nie będą mogły zapewnić odpowiedniej mocy odbiornikom. Bez regulacji, z kolei, instalacja nie będzie reagować na zmienne warunki, co prowadzi do nadmiernego zużycia energii i spadku komfortu.
Coraz częściej stosuje się więc zintegrowane rozwiązania, takie jak zawory typu PICBV (Pressure Independent Balancing and Control Valve; niezależne od ciśnienia zawory równoważąco-regulacyjne), które łączą funkcje równoważenia i regulacji w jednym urządzeniu – co upraszcza instalację i podnosi niezawodność systemu. Zawory te w zależności od producenta mogą również nazywać się PICV.
Zasada działania i rodzaje zaworów równoważących
Zawory równoważące to elementy armatury hydraulicznej, których zadaniem jest zapewnienie właściwego tj. zgodnego z projektem przepływu medium (najczęściej wody) w poszczególnych odgałęzieniach instalacji grzewczych i chłodniczych. Wyróżniamy następujące rodzaje zaworów równoważących:
Zawory równoważące ręczne (statyczne)
Zawory tego typu pozwalają na manualne ustawienie przepływu w konkretnej gałęzi instalacji, zgodnie z projektem hydraulicznym lub po pomiarach. Ich działanie polega na wprowadzeniu stałej straty ciśnienia (regulowanej przez pozycję grzybka lub wrzeciona), która ogranicza nadmiarowy przepływ.
- Zalety: prosta konstrukcja, niski koszt, możliwość dokładnego wyregulowania.
- Wady: działają tylko w warunkach stałego ciśnienia – nie reagują na zmienne warunki pracy.
Przykładami klasycznych statycznych zaworów równoważących są zawory STAD, STAF (IMI TA), MSV-BD, MSV-F2 (Danfoss) czy Hydrocontrol V i VFC (Oventrop).
Zawory równoważące automatyczne (regulatory różnicy ciśnienia - RRC)
Automatyczne zawory równoważące wyposażone są w sprężynowy mechanizm kompensujący zmiany ciśnienia, który utrzymuje stały przepływ niezależnie od wahań ciśnienia różnicowego w instalacji.
- Zalety: samoczynne dostosowanie przepływu, większa stabilność pracy układu.
- Wady: wymagają dokładnego doboru do projektowego przepływu; zwykle mają ograniczony zakres regulacji, droższe.
Ponieważ zawory te stosowane są najczęściej u podstaw pionów instalacyjnych, często nazywane są zaworami podpionowymi. Wówczas występują w parze ze zwykłym zaworem równoważącym, z którym połączone są rurką impulsową przekazującą sygnał ciśnienia z rurociągu zasilającego dla stabilizacji ciśnienia w całym pionie.
Przykładami regulatorów różnicy ciśnienia są zawory STAP (IMI TA), ASV-P, ASV-PV (Danfoss) czy HydroControl D (Oventrop).
Zawory zintegrowane równoważąco-regulacyjne – PICV / PIBCV
Zawory tego typu łączą w sobie funkcje:
- równoważenia przepływu,
- dynamicznej regulacji (np. przez siłownik),
- kompensacji zmian ciśnienia.
Dzięki temu jeden zawór może zarówno zapewniać projektowy przepływ, jak i regulować go dynamicznie w zależności od zapotrzebowania.
- Zalety: uproszczenie instalacji, mniejsze ryzyko błędów wykonawczych, energooszczędność
- Wady: wyższy inwestycyjny koszt jednostkowy
Przykładami takich zaworów są TA-Modulator (IMI), AB-QM (Danfoss) czy Cocon QTZ (Oventrop).
Dlaczego zawory równoważące są kluczowe w instalacjach wielorodzinnych
W instalacjach wielorodzinnych prawidłowe równoważenie hydrauliczne stanowi fundament efektywnego systemu grzewczego. W systemach ogrzewania i ciepłej wody użytkowej prawidłowe równoważenie hydrauliczne instalacji ma bezpośredni wpływ na komfort mieszkańców, efektywność energetyczną systemu oraz poziom hałasu od instalacji.
Komfort cieplny
Brak równoważenia prowadzi do nierównomiernego rozdziału przepływu – lokale położone bliżej źródła ciepła (np. węzła cieplnego lub kotłowni) często są przegrzewane, podczas gdy te bardziej oddalone cierpią na niedogrzanie. W takiej sytuacji zawory termostatyczne w poszczególnych mieszkaniach nie mogą skutecznie spełniać swojej funkcji, co bezpośrednio wpływa na komfort użytkowników. Równoważenie zapewnia, że wszystkie obiegi otrzymują odpowiedni, projektowy przepływ – niezależnie od ich położenia w instalacji.
Zużycie energii i praca źródeł ciepła
Niezrównoważona instalacja powoduje nadprzepływy w wybranych gałęziach, co skutkuje niepotrzebnym obciążeniem pomp obiegowych, większymi stratami przesyłowymi i obniżeniem efektywności źródła ciepła. Równoważenie umożliwia zoptymalizowaną pracę całego układu, redukuje zużycie energii elektrycznej przez pompy oraz poprawia warunki pracy wymienników i kotłów. To przekłada się na niższe koszty eksploatacyjne i większą trwałość urządzeń.
Hałas hydrauliczny
Zbyt duże różnice ciśnienia w niezrównoważonych instalacjach prowadzą do szumów w zaworach termostatycznych, stuków w przewodach oraz ogólnego wzrostu poziomu hałasu instalacyjnego. Problem ten jest najbardziej uciążliwy w godzinach nocnych, w sytuacji, gdy część zaworów termostatycznych jest pozamykana, a ciśnienie dynamiczne w systemie wzrasta. Wtedy cały nadmiar ciśnienia „odkłada się” na pozostałych otwartych zaworach regulacyjnych powodując uciążliwy hałas często „tuż przy głowach” mieszkańców. Zastosowanie zaworów równoważących pozwala utrzymać stabilne warunki przepływu i ciśnienia, co znacząco ogranicza zjawiska akustyczne w instalacji.
Dobór zaworów równoważących w projektach budynków wielorodzinnych
Dobór ręcznego zaworu równoważącego opiera się przede wszystkim na obliczeniu wymaganego współczynnika przepływu Kv.. Aby Wartość współczynnika Kv można obliczyć na podstawie wzoru:
Gdzie:
- Kv – w [m³/h],
- Q – przepływ w [m³/h],
- Δp – spadek ciśnienia w [bar] (1 bar = 100 kPa).
Przykładowo, przy przepływie 0,6 m³/h i wymaganym do zdławienia spadku ciśnienia 7 kPa, otrzymujemy współczynnik Kv=2,26. Teraz w katalogu producenta szukamy zaworu, którego wartość Kv mieści się w pobliżu tej wartości. Przykładowo dla tej wartości możemy dobrać zawór równoważący STAD DN15 (nastawa3,69 obrotu). Jest to tzw. „nastawa wstępna” zaworu, która powinna zostać określona w projekcie, a następnie zweryfikowana i w razie konieczności dostosowana na budowie podczas rozruchu instalacji.
Wpływ zmiany średnicy na koszty inwestycyjne
Właściwy dobór średnicy zaworu ma bezpośredni wpływ na koszty całej inwestycji. Z mojego doświadczenia wynika, że użycie zaworów o zbyt dużej średnicy niepotrzebnie zwiększa wydatki. . Często w przypadkach, kiedy nie powstał projekt instalacji lub wykonawcy próbują samodzielnie naprawiać istniejące instalacje montują ręczne zawory równoważące zgodnie ze średnicą rurociągu. Jest to podejście błędne, ponieważ ręczne zawory równoważące powinno dobierać się przede wszystkim o obliczenia współczynnika Kv. Pozwala to uniknąć niepotrzebnego przewymiarowania (wyższych kosztów), zwiększyć rozdzielczość (jakość) regulacji oraz uniknąć problemów wynikających konieczności ustawienia skrajnie niskich nastaw na zbyt dużych zaworach takich jak hałas czy problemy z ich zapiekaniem.
Zawór równoważący na zasilaniu czy powrocie – praktyczne podejście
W praktyce zalecam montaż zaworów równoważących na rurociągu powrotnym. Takie rozwiązanie zapewnia niższą temperaturę pracy zaworu co przełoży się na jego dłuższą żywotność.. W przypadku zastosowania pary zaworów podpionowych, współpracujący zawór ręczny montuje się na zasilaniu, natomiast regulator różnic ciśnienia montujemy na powrocie w celu ochrony jego membrany przez podwyższoną temperaturą. Warto tu jednak zaznaczyć, że mogą występować odstępstwa od tej zasady, a priorytetem w tej kwestii powinny być wytyczne konkretnego producenta. Szczególną zaś uwagę powinno przyłożyć się do montażu zgodnego z kierunkiem przepływu wskazanym na zaworze (najczęściej w postaci wybitej na korpusie strzałki).
Najczęstsze błędy - wskazówki praktyczne z doświadczenia MAG INSTAL
Na przestrzeni lat pracy przy setkach projektów instalacji w budynkach wielorodzinnych zaobserwowałem szereg powtarzających się błędów podczas doboru i montażu zaworów równoważących. Poniżej kilka praktycznych wskazówek, na podstawie moich obserwacji z wielu instalacji, z którymi miałem do czynienia.
Brak zaworów równoważących
Jak wspomniano wcześniej, zawory równoważące są kluczowe dla poprawnego i ekonomicznego działania instalacji grzewczych. Zatem jednym z największych błędów jest więc po prostu brak zastosowania takich zaworów w instalacji lub ich zbyt mała ilość uniemożliwiająca poprawne podzielenie instalacji na moduły hydrauliczne. Takie błędy mogą wynikać z niedoświadczenia projektantów, jednak najczęściej jest to spowodowane oszczędnościami wymuszonymi przez inwestora czy wykonawcę. Są to jednak tylko pozorne oszczędności, które zawsze odbijają się zwiększonymi kosztami eksploatacji po oddaniu instalacji jak i problemami z poprawnym jej wyregulowaniem.
Błędy montażowe
Nawet najlepiej dobrany zawór równoważący nie spełni swojej funkcji, jeśli zostanie nieprawidłowo zamontowany. Do najczęstszych błędów montażowych należą:
- Zła orientacja zaworu względem kierunku przepływu – większość zaworów ma określony kierunek pracy, oznaczony na korpusie strzałką. Montaż odwrotny uniemożliwia poprawne działanie, a często także pomiary;
- Brak prostego odcinka przed i za zaworem – w przypadku zaworów z króćcami pomiarowymi, zawirowania przepływu mogą zafałszować odczyty. Z tego względu zaleca się zachowania odcinków prostych przed i za zaworem;
- Brak dostępu do zaworu po montażu – montaż w miejscach trudnodostępnych utrudnia regulację i serwis;
- Brak lub nieprawidłowe podłączenie rurki impulsowej przy zaworach podpionowych – pomiar różnicy ciśnienia jest niezbędny do prawidłowej stabilizacji ciśnienia różnicowego
Zawory równoważące to element precyzyjny — ich skuteczność zależy nie tylko od doboru, ale również od poprawnego i przemyślanego montażu.
Brak wykonania równoważenia instalacji
Równoważenie nie jest tylko formalnością – to kluczowy etap uruchomienia instalacji, który bezpośrednio wpływa na jej efektywność, trwałość i komfort użytkowników. W idealnym przypadku wykonawca powinien wyregulować instalację na podstawie własnych pomiarów spadków ciśnień i przepływów. W praktyce często wykonawcy wykonują jedynie wstępne nastawy projektowe. Niestety wykonawcy często pomijają nawet ten etap pozostawiając wszystkie zawory równoważące w pełni otwarte, co w zasadzie niweczy koszty inwestycyjne poniesione na montaż tych zaworów i prowadzi do tych samych problemów które występują w instalacjach bez zawór równoważących.
Wnioski
Prawidłowe równoważenie hydrauliczne w budynkach wielorodzinnych jest fundamentem efektywnego systemu grzewczego. Na podstawie doświadczenia z MAG INSTAL mogę z całą pewnością stwierdzić, że odpowiednio dobrane zawory równoważące przynoszą wymierne korzyści ekonomiczne i praktyczne. Przede wszystkim, zrównoważona instalacja gwarantuje równomierny rozkład temperatur w całym budynku, eliminując tym samym problem przegrzewania lub niedogrzewania niektórych części obiektu.
Dodatkowo, właściwy dobór i montaż zaworów równoważących przekłada się na znaczące oszczędności energetyczne. Potwierdzają to liczne realizacje naszych projektów, gdzie osiągaliśmy zmniejszenie zużycia energii nawet o 35% w porównaniu z instalacjami bez odpowiedniego równoważenia hydraulicznego. Dzięki temu koszty eksploatacyjne budynku znacząco maleją przy jednoczesnym zwiększeniu komfortu cieplnego mieszkańców.
Należy pamiętać, że każda instalacja wymaga indywidualnego podejścia. Chociaż przedstawione w artykule zasady doboru zaworów są uniwersalne, specyfika budynku często determinuje konkretne rozwiązania. Dlatego też w MAG INSTAL zawsze analizujemy projekt kompleksowo, uwzględniając wszystkie parametry techniczne oraz ekonomiczne aspekty inwestycji. Opisz nam swoje zapytanie i przedstawimy ofertę na dobór bądź sprzedaż zaworów dostosowaną do Twoich konkretnych potrzeb.
Podsumowując, niezależnie od tego, czy jesteś doświadczonym inżynierem, czy inwestorem szukającym fachowej wiedzy, prawidłowy dobór zaworów równoważących stanowi klucz do wydajnego i ekonomicznego funkcjonowania instalacji grzewczych w budynkach wielorodzinnych.
