Nefunkčnosť cirkulačnej sústavy teplej vody

Pomôže v tomto prípade vykompenzovanie meraním? Od rozvodnej sústavy teplej vody sa očakáva, že zabezpečí požadovanú teplotu vody vo všetkých miestach spotreby. Od systému merania spotreby teplej vody sa očakáva, že zabezpečí spravodlivé rozpočítanie nákladov na dodávku teplej vody.

Spravodlivé rozpočítanie bez funkčnej sústavy?
Spravodlivosť rozpočítania úzko súvisí s funkčnosťou rozvodnej sústavy. Kľúčovými podmienkami sú:

• vyrovnanosť teplôt v miestach spotreby,
• nízka merná spotreba tepla na spotrebovanú objemovú jednotku teplej vody (TV),
• zhoda medzi množstvom TV nameraným v mieste prípravy a súhrnným množstvom spotrebovanej TV nameraným v miestach spotreby.

Pomôžu „vylepšené“ merania? Kde je podstata problému? Pri úvahách o „vylepšení“ spôsobu merania veľmi často uniká podstata problému: Čo sa stane s funkčnosťou rozvodnej sústavy, ak do nej vložíme ďalšie konštrukčné prvky (merače, výmenníky, čerpadlá, ďalšie armatúry)? Čo dosiahneme? Skutočne bude rozpočítanie spravodlivejšie? Bude v miestach odberu vyrovnanejšia teplota? Bude teplá voda lacnejšia? Skúsenosti potvrdzujú skôr opačné trendy. To znamená, že aj po inštalácii drahej techniky teplotné rozdiely v rôznych miestach spotreby pretrvávajú alebo sa zväčšujú, merná spotreba tepla na prípravu TV neklesá, ale rastie, a rozdiely v spotrebách nameraných na rôznych úrovniach takisto pretrvávajú. Vyhodnotenia bývajú často depresívne: veľa minutých peňazí s mínusovým efektom.

V prípade, ak je rozvodná sústava TV funkčná a všetky tri podmienky sú splnené, odberatelia a spotrebitelia teplej vody akceptujú bez námietok taký systém merania, ktorý je najmenej náročný na meraciu techniku a pozostáva z merača spotreby tepla na prípravu TV, merača objemového množstva pitnej vody použitej na prípravu TV v mieste prípravy a meračov objemového množstva spotrebovanej TV v miestach spotreby.

Ak rozvodná sústava TV funguje s problémami, jedna alebo viaceré podmienky nie sú splnené, rastie nespokojnosť s rozpočítaním a stupňujú sa nároky na meraciu techniku. Pritom sa objavuje množstvo nápadov, ako systém merania „vylepšiť“ – či už realizovateľných, alebo často aj nerealizovateľných. Dobrým príkladom je použitie „dvojtarifných“ vodomerov, ktoré by mali merať spotrebu dostatočne TV na jednej stupnici a vychladnutej vody na druhej. Do rovnakého balíka patria aj v súčasnosti často používané merania spotrebovaného objemu TV na pätách objektov, prípadne úvahy o doplnení merania množstva tepla obsiahnutého v spotrebovanej TV a množstva tepla spotrebovaného na udržiavanie teploty TV (cirkulačné tepelné straty).

Skúsme sa na problematiku korektnosti rozpočítania pozrieť z druhej strany. Ak nie je splnená niektorá z podmienok spravodlivého rozpočítania, neobchádzajme ju komplikovanými meraniami. Hľadajme možnosti, ako túto podmienku splniť. Čo nám v tom bráni?

Veľké rozdiely teploty TV – čo s tým?
Čo je príčinou veľkých rozdielov teploty TV v rôznych miestach spotreby? Teplá voda pri doprave potrubím od zdroja k odbernému miestu podlieha chladnutiu, a to tým viac, čím horší je stav tepelnej izolácie potrubia, čím je rýchlosť prúdenia vody nižšia a čím je odberné miesto vzdialenejšie. Počas odberových špičiek, keď je rýchlosť prúdenia vysoká a ochladenia sú najnižšie, býva teplota TV dostatočná aj v kritických koncových častiach sústavy. Počas minimálnych odberov však musí dostatočný prietok na udržiavanie teploty zabezpečiť cirkulačná sústava, ktorá má cirkulačným potrubím odvádzať chladnúcu vodu späť do ohrievača. Príčinou nedostatočnej teploty TV počas odberových sediel je nefunkčná cirkulácia TV.

Za každý liter odobraný navyše – vplyvom nižšej teploty TV a často aj odpúšťania nepoužiteľnej vychladnutej vody – platí spotrebiteľ rovnakú cenu ako spotrebiteľ, ktorý je v blízkosti tepelného zdroja a má trvalo k dispozícii TV s teplotou napríklad o 10 až 15 °C vyššou. Ten, kto má nižšiu teplotu, je poškodený zvýšenými platbami. Ale nielen nimi. V častiach potrubnej sústavy, kde dochádza k stagnácii vody a jej nadmernému chladnutiu, sa zhoršuje jej kvalita. V potrubiach sa vytvárajú vhodné podmienky na množenie choroboplodných mikroorganizmov, napríklad baktérií typu Legionella, ktoré môžu spôsobiť ťažké ochorenia pľúc a ďalších vnútorných orgánov.

Vyrovnanosť teplôt možno dosiahnuť pomocou hydraulicko-teplotného vyváženia cirkulačnej sústavy: usmernením prietokov v cirkulačnej sústave tak, aby zodpovedali tepelným stratám a rýchlosti chladnutia v prívodnom potrubí TV. Ak máme hovoriť o vyrovnanosti teplôt vo všetkých miestach spotreby, zásobovaných zo spoločného zdroja, musí sa hydraulicko-teplotné vyváženie vykonať vo všetkých objektoch rozvodnej sústavy. To spočíva v inštalácii vyvažovacích armatúr v miestach vetvenia cirkulačnej sústavy, predovšetkým na pätách objektov a na pätách všetkých stúpacích potrubí.

Hydraulicko-teplotné vyváženie cirkulačnej sústavy zohľadňuje aktuálny stav rozvodnej sústavy: jej tvar, materiál a dimenzie potrubí, ich tepelné izolácie. Čím horšia je tepelná izolácia, tým väčšie musia byť cirkulačné prietoky. Tie sa však nedajú zvyšovať do nekonečna, sú obmedzené hydraulickými vlastnosťami potrubí – vnútornými svetlosťami potrubí, redukciou prietokových profilov vplyvom inkrustácie a tlakovými stratami vradených armatúr.

V bežných sídliskových rozvodných sústavách s nedokonalou tepelnou izoláciou na horizontálnych a vonkajších rozvodoch a s chýbajúcou tepelnou izoláciou na stúpacích potrubiach v bytových jadrách býva reálne dosiahnuť pokles teploty medzi zdrojom TV a vrcholmi stúpacích potrubí vo všetkých zásobovaných objektoch priemerne 5 °C. Vo veľmi veľkých rozvodných sústavách alebo v sústavách s poddimenzovanými cirkulačnými potrubiami je niekedy úspechom dosiahnuť pokles menší ako 6 až 7 °C. V menších sústavách s dostatočne dimenzovanými cirkulačnými potrubiami sa dá dosiahnuť nižší pokles, okolo 3 °C. Vo všetkých prípadoch ide o pokles teploty len na prívodnom potrubí. Takáto situácia sa výrazne odlišuje od požiadaviek normy platnej pre nové sústavy, ale často znamená obrovský pokrok oproti východiskovému stavu pred hydraulicko-teplotným vyvážením, keď úbytky teplôt v koncových častiach dosahovali 20 až 30 °C. Priblížiť sa požiadavkám normy, dosiahnuť ešte menšie úbytky teplôt, možno jedine znížením tepelných strát potrubí a doplnením dostatočných tepelných izolácií na prívodné a cirkulačné potrubia.

Kto nesie zodpovednosť?
Kto nesie zodpovednosť za udržiavanie dostatočnej a vyrovnanej teploty teplej vody?

Zákon o energetickej efektívnosti ukladá vlastníkom objektov povinnosť vykonať vo svojich objektoch hydraulické vyváženie cirkulačnej sústavy. Ak sa má v celej rozvodnej sústave v okruhu tepelného zdroja, to znamená vo všetkých objektoch (všetkých správcov/majiteľov), dosiahnuť udržiavanie rovnakej teploty TV, vyžaduje sa koordinované vyváženie v spolupráci s dodávateľom tepla. Bez aktívneho prístupu dodávateľa tepla, využitia jeho autority a realizácie opatrení na jeho časti rozvodnej sústavy je problém dosiahnuť dobrý výsledok. Projekt musí zohľadňovať vlastnosti všetkých častí rozvodnej sústavy vrátane vnútorných rozvodov vo všetkých objektoch, a to naprieč vlastníckymi vzťahmi. Potom každý vlastník preberá zodpovednosť za realizáciu prác na úsekoch vo svojej časti rozvodnej sústavy.

Vyváženie neprináša úsporu energie

Hydraulicko-teplotné vyváženie samo ose­be nie je opatrením na úsporu energie. Donúti vodu cirkulovať tadiaľ, kadiaľ by inak nešla – tam, kde je to najnevýhodnejšie, kde voda v potrubí najviac chladne, a túto chladnúcu vodu privádza na opätovný ohrev do miesta prípravy TV. Tým ukáže skutočnú potrebu tepla na udržiavanie teploty.

Mnohé rozvodné sústavy majú pomerne nízku mernú spotrebu tepla na prípravu TV práve „vďaka“ nefunkčnosti cirkulačnej sústavy. Chladnúca voda sa neprivádza na opätovný ohrev, tým „šetrí“ teplo. Chladnú vodu musia vypustiť spotrebitelia, čím sa zvyšuje spotrebované množstvo „teplej“ vody, čo tiež „vylepšuje“ alebo presnejšie „maskuje“ parametre prípravy TV. Prirodzene, nejde o skutočnú úsporu tepla, ale naopak o straty – jednak zbytočne spotrebovanej vody, jednak tepla, ktoré je obsiahnuté vo vypúšťanej vode, aj keď tá nedosahuje požadovanú teplotu.

Kto nesie zodpovednosť?
Kto nesie zodpovednosť za vysokú mernú spotrebu tepla na prípravu TV? Rozhodujúcim faktorom sú tepelné straty na potrubiach – a to treba zdôrazniť – na všetkých potrubiach, nielen na rozvodoch dodávateľa tepla, ale aj na vnútorných rozvodoch v objektoch spotreby. V tejto súvislosti pokladám za nesprávne, že zodpovednosť za mernú spotrebu tepla na prípravu TV sa pripisuje len dodávateľom tepla – prevádzkovateľom zdrojov TV. Prečo? Veľmi významný podiel tepelných strát spôsobujú slabo izolované horizontálne rozvody TV v objektoch spotreby a takmer všade nezaizolované stúpacie potrubia TV v bytových jadrách. V drvivej väčšine prípadov nemožno opatreniami na zariadeniach dodávateľa tepla podstatne ovplyvniť mernú spotrebu tepla.

Ľudia sa často pozastavujú nad tepelnými stratami vonkajších tepelných kanálov, nad ktorými sa topí sneh. Straty na vnútorných rozvodoch však bývajú vyššie – napriek tomu, že tam sú „neviditeľné“. Dodávateľ tepla nemá žiadne páky, ktorými by mohol ovplyvniť kvalitu tepelných izolácií na rozvodoch odberateľov. Aj keby obnovou svojej časti rozvodnej sústavy znížil tepelné straty, na ktoré má dosah, percentuálny podiel tepelných strát v objektoch na výslednej mernej spotrebe sa ešte zvýši. Investícia do tepelných izolácií len na časti rozvodnej sústavy nemá návratnosť – či je to na časti rozvodov dodávateľa tepla, alebo na rozvodoch niektorého z objektov spotreby. Významné zníženie tepelných strát, a teda aj zníženie mernej spotreby tepla na prípravu TV sa však dá dosiahnuť koordinovaným postupom a súčasnou realizáciou tepelných izolácií vo všetkých objektoch spotreby a na rozvodoch dodávateľa tepla. Čo na to treba:

• uvedomiť si zodpovednosť vlastníkov/správ­cov objektov spotreby aj dodávateľa tepla za vlastnosti svojho úseku rozvodnej sústavy TV a jeho vplyv na celú rozvodnú sústavu,
• vôľu vlastníkov/správcov objektov spotreby a dodávateľa tepla dohodnúť sa na spoločných opatreniach, ktoré zlepšia energetickú hospodárnosť rozvodnej sústavy TV.

Cena tepelných izolácií na stúpacie potrubia všetkých objektov by bola zlomkom z ceny, ktorá sa vynakladá na meranie spotreby TV na pätách objektov.
 
Prečo dochádza k nesúladu nameraných hodnôt?
Každé odberné miesto (byt, nebytový priestor) musí mať určené meradlo na meranie spotrebovaného množstva TV. Rovnako aj v zdroji tepla, na vstupe studenej pitnej vody do ohrievača sa používa určené meradlo. Určené meradlá musia spĺňať prísne metrologické predpisy. Ako je však potom možné, že súčet spotrieb nameraných v mieste spotreby sa nezhoduje so spotrebou nameranou v zdroji TV?

Najjednoduchším vysvetlením je tvrdenie, že ide o straty na rozvodoch dodávateľa tepla. Samozrejme, stávajú sa také prípady – pri haváriách, opravách. Nie je to však zďaleka jediná možná príčina. Častejšie ide o príčiny, ktoré dodávateľ nemôže ovplyvniť. Nezaoberajme sa rozdielnym časom odpočtov, ich vplyv môže byť rádovo v jednotkách percent. Hľadajme silnejšie vplyvy. Tými môžu byť (a bývajú) nemerané „čierne“ odbery, špekulatívna manipulácia s vodomermi či staré, prípadne nekvalitné vodomery.

Kto nesie zodpovednosť?
Kto nesie zodpovednosť za funkčnosť a presnosť meračov spotreby teplej vody v miestach spotreby? Zo zákona o tepelnej energetike vyplýva, že odberatelia, teda najčastejšie spoločenstvá vlastníkov bytov alebo správcovia domov (a tí podľa zákona o vlastníctve bytov a nebytových priestorov môžu robiť len to, čo im dovolia vlastníci bytov, teda koneční spotrebitelia). Teda tí, čo za spotrebovanú vodu platia. Vidím v tom konflikt záujmov, legislatíva spravila capa záhradníkom: konečný spotrebiteľ chce platiť za čo najnižšiu spotrebu vody – má teda záujem inštalovať presný vodomer, ktorý mu zachytí väčšiu spotrebu? Má záujem zaplatiť za kvalitnejší vodomer vyššiu cenu, aby platil viac za vyššiu spotrebu? Skôr naopak, v mnohých prípadoch sa snaží vodomer ovplyvniť, znefunkčniť, aby nameraná hodnota bola čo najnižšia. Samozrejme, tak, aby mu to nikto nemohol dokázať. Akú motiváciu má správca budovy (odberateľ) vyhľadávať a postihovať takéto konanie? Žiadnu. Príčiny veľkých rozdielov medzi spotrebou nameranou v mieste prípravy a súčtom spotrieb nameraných v miestach spotreby, a teda veľkých korekčných koeficientov, spôsobuje často neplnenie alebo obchádzanie povinností odberateľov.

Základným problémom je teda konflikt záujmov, treba ho odstrániť. Odpočty meračov a kontrolu ich funkčnosti nemôže vykonávať obyvateľ domu, ale niekto, komu záleží na pravdivosti – napríklad obyvateľ susedného domu, ktorý vo forme vysokého koeficientu spotreby znáša následky nepresného merania.

Inšpirácia z iných sieťových odvetví
Hľadajme inšpiráciu v iných sieťových odvetviach. Ako pri distribúcii plynu, tak aj pri distribúcii elektrickej energie (rovnako to platí aj o objektových meračoch tepla), sú merače majetkom dodávateľov energie. Dodávateľ má záujem nielen na funkčnosti a presnosti meračov, ale aj na vyhľadávaní a postihovaní čiernych odberov.

Myslím si, že aj pri TV, ak sa pripravuje spoločne pre viacerých odberateľov tepla, by starostlivosť o distribúciu a meranie nemala byť v rukách odberateľov, ale principiálne v rukách dodávateľa TV s právomocou kontrolovať stav rozvodov, či sa na nich nenachádzajú čierne odbery a či sú riadne tepelne zaizolované – rovnako ako podliehajú kontrole a revíziám rozvody plynu či elektrickej energie. Vyriešilo by to množstvo problémov. Zodpovednosť za teplotu a kvalitu dodávanej TV by mal subjekt, ktorý by mal dostatočné právomoci a technické možnosti na jej naplnenie. Rozvodné sústavy teplej vody by získali odbornú starostlivosť, ktorú si zaslúžia. Za takýchto podmienok by bola zainteresovanosť dodávateľa na energetickej hospodárnosti oprávnená, pretože by mal v rukách všetky nástroje na jej ovplyvnenie. Nemusí to byť sci-fi. Napríklad už teraz je v bratislavskej Dúbravke dodávateľ tepla, ktorý prevzal do správy celé horizontálne rozvody všetkých zásobovaných objektov. Pokladám to za krok správnym smerom.

Slovo na záver
Množstvo realizovaných projektov potvrdzuje, že zlepšenie funkčnosti cirkulačnej sústavy výrazne tlmí požiadavky na nadštandardné spôsoby merania. Ak sa vo všetkých miestach spotreby udržiava takmer rovnaká teplota a nie je vysoká merná spotreba na prípravu TV, strácajú zmysel aktivity na meranie spotreby tepla v TV. Ak by sa aj realizovali, potenciál úspor nie je taký, aby sa dala dosiahnuť zaujímavá návratnosť meracieho zariadenia. To isté platí o spotrebovanom množstve: ak sa súčet spotrieb nameraných v miestach spotreby zhoduje so spotrebou nameranou v zdroji, nie je čo riešiť – nedá sa očakávať, že by sa meraním spotreby na pätách objektov dosiahli iné výsledky.

Na dosiahnutie takéhoto stavu je potrebná spolupráca a vzájomná dôvera (zrejme aj na základe vzájomnej kontroly) medzi odberateľmi navzájom a tiež medzi odberateľmi a dodávateľom tepla. Bude si treba plniť vlastné povinnosti, aktívne vyhľadávať a odstraňovať nemerané odbery a poruchy spôsobujúce zhoršovanie kvality, teploty a ceny teplej vody. Rozhodujúci je ľudský faktor. Z technického hľadiska je lacnejšie dosiahnuť správnu funkčnosť rozvodnej sústavy, než kompenzovať nefunkčnosť drahým meraním. Ak uplatneniu takéhoto technického riešenia zabráni ľudský faktor (a je jedno, či u dodávateľa alebo odberateľov), neexistuje žiadny spôsob merania, ktorý by dokázal nefunkčnosť sústavy vykompenzovať. Faktom je, že čím väčší počet partnerov je v sústave, tým zložitejšie možno dosiahnuť dohodu. Z bludného kruhu vedú von dve možné východiská:

• nahradenie spoločných zdrojov TV prípravou TV v jednotlivých objektoch,
• predĺženie pôsobnosti dodávateľa tepla na celú rozvodnú sústavu až po odberné miesta v jednotlivých bytoch a nebytových priestoroch (v prípade existencie spoločných zdrojov TV).

Foto: Thinkstock
Ing. Juraj Šmelík
Recenzoval: prof. Ing. Jaroslav Valášek, PhD.

Autor pôsobí v spoločnosti THERMO-ECO-ENGINEERING, s. r. o., ktorá sa zaoberá hydraulickým vyvažovaním a optimalizáciou technologických zapojení na všetkých úrovniach zariadení na výrobu a distribúciu tepla a teplej vody.

Najvyšší čas na zmenu Systémy centralizovaného zásobovania teplom a TV môžu byť efektívne, ale samy sa takými nestanú. Ak sa v systémoch zásobovania TV nepodniknú účinné kroky na zvýšenie kvality a energetickej hospodárnosti, bude ich existencia neobhájiteľná a postupne budú spieť k svojmu zániku.

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.