Tasapainotusprotokolla

Tasapainotuksen tavoitteena on saavuttaa virtaamat kurinalaisten säätömenettelyiden avulla koko järjestelmässä, jotta saavutetaan suunnittelun vaatimukset. Virtaamien tasapainotus on suoritettava määritettyjen toleranssien mukaisesti.

Järjestelmän suunnittelijan vastuulla on ilmoittaa eri osien virtaamien tasapainotuksen hyväksytyt toleranssit. Päätettäessä sopivia toleransseja tulee huomioida, että tasapainotustoimenpiteen kustannukset voivat nousta merkittävästi, jos toleranssit määritellään liian tarkoiksi.

Jos tasapainotuksen suorittaja katsoo, että suunnittelijan vaatimat toleranssitasot ovat epäkäytännöllisiä, hänen tulee ilmoittaa tästä suunnittelijalle selkein perustein.

Jos virtausmäärän toleransseja ei ole ilmoitettu suunnitteluparametreissa, tasapainotuksen suorittajan tulee saada suunnittelijan suostumus toleranssivaatimuksista ennen tasapainotuksen aloittamista.

Sekä lämmityksessä että jäähdytyksessä hyvä virtaustoleranssi on +/- 10 % mitoitusvirtauksesta. Virtaaman toleranssi +/- 5 % mitoitusvirtaamasta on erittäin hyvä, mutta sitä voi olla vaikea saavuttaa käytännössä ja se voi lisätä tasapainotuskustannuksia. Toleransseja, jotka ylittävät +/- 10 % mitoitusvirtaamasta, ei pitäisi määrittää, ellei huoneen mukavuuden merkitys ole vähäinen.

Hydroninen tasapainotus on viimeinen toimenpide ennen järjestelmän käynnistämistä. Se on suunniteltava ja toteutettava tarvittavalla huolellisuudella.
Onnistuneen lopputuloksen takaamiseksi ja kustannusten pitämiseksi kurissa, on suositeltavaa noudattaa seuraavia vaiheita ennen tasapainotusta.

• LVI-järjestelmän piirustusten (as-built) analysointi.
• Tarkasta tarvittavat olosuhteet tasapainotuksen suorittamiseksi
• Tee ensimmäinen tarkastus järjestelmään
• Sopivimman tasapainotusmenetelmän valinta

Järjestelmän piirustuksia on parempi tutkia ennen kohteeseen menoa varmistaakseen, että järjestelmän toiminnot ymmärretään hyvin, että säätöpiirit on selkeästi tunnistettu ja säätöventtiilit sijoitettu tarvittaviin paikkoihin. Vaikeuksien välttämiseksi on suositeltavaa tehdä yksinkertaistettu luonnos verkostosta, jossa näkyy vain tasapainotukseen liittyvät asiat: putkiverkosto, päätelaitteet, pumput ja linjasäätöventtiilit. Neliputkijärjestelmässä on parempi tehdä kaksi erillistä luonnosta (lämmitys/jäähdytys).

Näimä luonnokset mahdollistavat havaitsemaan ja välttämään mahdolliset tulevat ongelmat järjestelmässä, kuten  esimerkiksi hydroninen vuorovaikutus, virtauksien yhteensopivuus, turhat linjasäätöventtiilit jne.

On aika tarkistaa, että kaikki säädettävät virtaukset kussakin säätöventtiileissä on määritelty hyvin ja että virtaamat haarassa on haaran päätelaitteiden virtaamien summa. Vastaavasti nousujen virtaamien tulisi olla sen jälkeisten haarojen virtaamien summa.

Jos järjestelmä on suunniteltu hyödyntäen yhdenaikaisuuskerrointa, on tarpeen soveltaa erityistä menetelmää, joka kuvataan myöhemmin.

Ennen tasapainotusta, seuraavat toimenpiteet tulee suorittaa:

1. Puhdista suodattimet ja mutapussit.
2. Ilmaa koko järjestelmä.
3. Paineista järjestelmä.
4. Tarkasta pumpun ominaisuudet (virtalähde, pyörimissuunta ja nopeus).

Ensimmäinen käynti kohteessa mahdollistaa ajansäästön tasapainotuksessa. Erityistä huomiota tulisi kiinnittää seuraaviin kohtiin:

1. Tunnista tasapainotettavat venttiilit: Paikka, koko, malli, saavutettavuus ja tunnistekilpi.
2. Tarkasta että sulkuventtiilit ovat käyttötilanteen mukaisessa asennossa (täysin auki tai täysin kiinni).
3. Varmista että säätöventtiili on mahdollista avata täysin auki joko manuaaliseti tai rakennusautomaation kautta.
4. Jos paine-erosäätimiä on asennettuna, varmista että ne toimivat niin kuin on suunniteltu.

Metodologia

Tasapainotusprosessi on aloitettava ensin päätelaitteilta. Päätelaitteet tulee olla tasapainotettu keskenään, ennen kuin haaroja yritetään tasapainottaa. Kun kaikki päätelaitteet nousun kaikissa haaroissa on tasapainotettu keskenään, haarat voidaan tasapainottaa toisiinsa nähden. Viimeinen toimenpide on säätää haluttu virtaama haaroille. Jos mahdollista pumpun kierrosnopeutta voidaan säätää tai pumpun nostokorkeus asetetaan optimaaliseen arvoon (kierroslukusäätöiset pumput).

Linjasäätöventtiilien ja mittalaitteiden toleranssit

Linjasäätöventtiilin tarkkuus tulisi olla parempi, kuin suunnittelijan määrittelemien virtausten tarkkuusvaatimus. Tämä sisältää mekaanisen tarkkuuden sekä minkä tahansa käsipyörän asennon toistettavuuden mistä tahansa muusta asennosta (hystereesi).

Tasapainotusmenetelmät

Suunnittelijan määräämät virtaustoleranssit voidaan saavuttaa käyttämällä yleistä tasapainotusmenetelmää. Menetelmän valinta riippuu suunnittelijan mieltymyksistä ja sitä voidaan ohjata käytännön syistä.

• Esisäätömenetelmä perustuu esisäätöarvon laskuun suunnitteluvaiheessa. Laskelman oikeellisuus riippuu siitä, kuinka realistiset laskelmat ovat verrattuna todelliseen toteutukseen. Menetelmä soveltuu erityisesti pieniin järjestelmiin. Useimmissa tapauksissa sillä ei saavuteta tarkkoja virtaamia päätelaitteissa.
• Kompensointimenetelmä tuottaa erittäin tarkat virtaamat. Periaate on sama kuin suhteellisen säädön menetelmässä, mutta luotettavuutta on parannettu. Suurin etu on, että jokainen linjasäätöventtiili vaatii vain yhden käyntikerran koko tasapainotusprosessin aikana. Siksi menetelmä on kätevä etenkin silloin, kun venttiilit eivät ole helposti saavutettavissa. Suurin haitta on, että menetelmä vaatii kolme työntekijää ja kaksi mittalaitetta.
• Menetelmät, jotka perustuvat rakennetun järjestelmän matemaattiseen simulointiin, ovat kaikista luotettavimpia ja kustannustehokkaimpia. Menetelmä koostuu muutamista linjasäätöventtiilien virtaamien ja painehäviöiden mittauksesta. Tämän jälkeen tietokonelaskenta antaa lopulliset esisäätöarvot. Yksi työntekijä yhdellä mittarilla voi tasapainottaa koko järjestelmän. Tämän menetelmän on todettu olevan keskimäärin 25% edullisempi, muihin menetelmiin verrattuna. Suunnittelijan tulisi määritellä linjasäätöventtiilit ja soveltuva mittalaite, joita voidaan käyttää tietokonelaskentaan perustuvassa tasapainotusmenetelmässä.

Olipa valittu tasapainotusmenetlmä mikä tahansa, suunnittelijan tulisi määrittää tasapainotussuunnitelma suunnitteluvaiheessa. Kaikki tasapainotusmenetelmät perustuvat hydronisen modulin konseptiin. Hydroninen moduli koostuu suoran paluun piireistä, joissa on pääventtiili, josta tässä käytetään nimitystä partneriventtiili. Tässä suhteessa käänteisen paluun järjestelmää on vältettävä, koska tälle ei ole olemassa tasapainotusmenetelmää.

Järjestelmä tulisi suunnitella siten, että se on mahdollista jakaa hydronisiin moduleihin ja alimoduleihin. Tällainen yksinkertainen järjestelmä on esitetty seuraavassa kuvassa:

Suunnittele järjestelmä siten, että modulien tekeminen on mahdollista.

Jos järjestelmässä sovelletaan yhdenaikaisuuskerrointa, linjasäätöventtiileitä voidaan käyttää simuloimaan yhdenaikaisuuden vaikutusta haarassa tai nousussa tasapainotusprosessin aikana. Järjestelmä on siten tasapainotettu hyvin lähelle todellisia käyttöolosuhteita.

Dokumenteissä tulee antaa täydelliset tiedot tasapainotus toimenpiteestä. Sen tulee sisältää seuraavat tiedot.

Yleiset tiedot:

• Asennuskohde:
• Käytetty tasapainotusmenetelmä:
• Käytetty mittauslaite:
• Sarjanumero: Viimeisimmän kalibroinnin päiväys:
• Tasapapainotuksen suorittajan nimi:
• Yritys:

Tasasapainotusventtiilien tiedot:

• Venttiilien tunnistetiedot:
• Venttiilin mitoitusvirtaama:
• Mitattu virtaama:
• Mitattu paine-ero:
• Esisäätöarvo:
• Tätä dokumentaatiota käytetään tasapainotustyön todentamiseen sekä pohjana järjestelmälliselle analyysille, kun sitä tarvitaan.

Liitteessä 1 esitetään tyyillinen tasapainotusraportti.

Tasapainotusraporttia voidaan käyttää järjestelmän vianmäärityksessä. Tasapainotuksen suorittajan kokemus on merkittävä tässä toimenpiteessä. Joitakin yksinkertaisia tarkistuksia voidaan kuitenkin tehdä:

1. Kussakin hydronisessa modulissa yhden linjasäätöventtiilin painehäviö tulisi olla 3 kpa. Tämä on vaativimman piirin (indeksipiiri) linjasäätöventtiili. Jos kaikki piirit ovat identtisiä (esim. piiri jossa on puhallinpattereita), indeksipiirin tulisi olla viimeinen. Jos näin ei ole, on tämä merkki siitä, että jossakin toisessa piirissä on tukos, tukkeutunut suodatin tai säätöventtiili ei ole avautunut täysin.
2. Oikein mitoitetun linjasäätöventtiilin esisäätöarvon tulisi olla yli 50% maksimiarvosta. Jos kaikki piirin linjasäätöventtiilit ovat liian kiinni, mutta yksi on auki, kuten normaalisti, on tämä merkki siitä että tämän auki olevan venttiilin piirin painehäviö on poikkeuksellisen suuri. Tämä piiri tulisi tarkistaa ja moduli tulisi tasapainottaa uudelleen.
3. Jos virtaamia ei voida saavuttaa kaikissa hydronisen modulin venttiileissä, on se merkki siitä, että käytettävissä oleva paine-ero on liian pieni. Tähän voi olla monia syitä, mutta jossakin saattaa olla ohitus tai normaalisti kiinni oleva sulkuventtiili on auki tai puoliksi auki. Jos tämä tapahtuu runkolinjassa, tulee tarkastaa pumppu ja pumpun säätökäyrä tulee tarkistaa.

Linjasäätöventtiileitä voidaan käyttää huoltotarkoitukseen eri tasoilla: pumput, päätelaitteet, tukkeutumisen havainnointi ja toimintojen diagnosointi.

Pumput
Pumppukäyrä voidaan helposti tarkistaa pumpun painepuolelle asennetulla linjasäätöventtiilillä. Ennen ja jälkeen pumppua asennetut mittausyhteet mahdollistavat pumpun nostokorkeuden mittaamisen ja linjasäätöventtiili pumpun jälkeen mahdollistaa virtaaman mittaamisen. Jotkin pumppukäyrän pisteet voidaan helposti tarkistaa ja se takaa että pumppu toimii kuten on oletettu.

Päätelaite
Linjasäätöventtiilit päätelaitteen paluussa mahdollistaa virtaaman mittaamisen milloin tahansa ja siten auttaa tarkistamaan tarvitseeko säteilijä puhdistusta tai toimiiko säätöventtiili oikein.
Tukkeutumisen havainnointi.

Linjasäätöventtiilit
Läpi järjestelmän mahdollistavat virtaamien tarkistamisen haaroissa ja nousuissa. Jos putket tai sulkuventtiilit ovat tukossa, ne voidaan nähdä mittausten avulla.

Toimintojen diagnosointi
Käyttötilanteen toimintoja voidaan seurata. Linjasäätöventtiileitä voidaan käyttää keräämään tietoa virtaamasta, paine-erosta sekä lämpötilasta eri kohdista järjestelmää vähäisillä lisäkustannuksilla.