Nové budovy so starými chybami?

Sortiment armatúr, materiálov a technológií do vykurovacích sústav je v súčasnosti omnoho bohatší ako kedykoľvek v minulosti. Napriek tomu – alebo možno práve preto – sa v budovách postavených v nedávnej minulosti prejavujú funkčné poruchy vykurovania. Vo viacerých prípadoch sme sa stretli s tým, že k vykurovacej sústave neexistuje realizačná dokumentácia. 

Po zásahoch obchodníkov, dodávateľov armatúr a realizačných firiem nezostáva z pôvodného projektu kameň na kameni. Alebo existuje len projekt na stavebné povolenie, v ktorom je vykurovacia sústava riešená viac-menej len ideovo, bez vyriešenia detailov.

Ak v projektoch alebo pri realizácii nie sú komplexne a správne zohľadnené všetky vlastnosti použitých materiálov a technológií, spravia sa koncepčné chyby. Dosiahnuť potom nápravu môže byť veľmi zložité, často nemožné. Na ilustráciu ponúkame konkrétny prípad bytového domu v Bratislave, ktorý bol postavený v roku 2009, tzn. už v čase platnosti noriem, podľa ktorých by mal byť energeticky úsporný.

Napriek tomu má ročnú spotrebu tepla na vykurovanie abnormálne vysokú – 90 kWh/m². Nižšiu spotrebu majú aj 50-ročné nezateplené panelové domy! Z uvedených dôvodov požiadal správca domu o kontrolu systému hydraulického vyváženia. Ďalej uvádzame zistené skutočnosti a navrhnuté opatrenia na nápravu.

Vybavenosť armatúrami, súlad realizácie s projektom

Panelové vykurovacie telesá, ventily
Použité sú vykurovacie telesá KORAD VK s integrovanými ventilovými vložkami a ventily Kompakt typ Heimeier 4324 s termostatickými hlavicami.

Ventily 4324 sú prednastaviteľné (majú možnosť nastavenia prietokov na účely hydraulického vyváženia), táto možnosť však nie je využitá. Ventily nie sú nastavené, projektová dokumentácia neobsahuje žiadne prednastavenia, dokonca v nej nie je ani zmienka o hydraulickom vyvážení a potrebe nastavenia na ventiloch vykurovacích telies.

Rúrkové rebríkové vykurovacie telesá v kúpeľniach
Na prívode sú vybavené ventilmi bez prednastavenia, na spiatočkách spiatočkovými ventilmi. Kúpeľňové vykurovacie telesá nie sú vybavené termostatickými hlavicami, čo môže byť vysvetliteľné úmyslom nedovoliť „vypnutie vykurovacieho telesa“ v prípade zakrytia termostatickej hlavice uterákom.

Vzhľadom na to, že ide o vykurovacie telesá s nízkym výkonom a teda nízkym požadovaným prietokom, je kombinácia takýchto armatúr absolútne nevhodná, nedá sa nimi nastaviť požadovaný dostatočne nízky prietok. Ventily nie sú nastavené, projektová dokumentácia neobsahuje žiadne prednastavenia, nie je v nej ani zmienka o potrebe nastavenia na ventiloch. Z vlastností ventilov vyplýva, že cez najmenšie vykurovacie telesá môže bez úžitku pretekať podstatne väčší prietok ako cez najväčšie vykurovacie telesá.

Materiál horizontálnych bytových rozvodov
Podľa projektu by mali byť použité rúrky Ø 20 x 2. V skutočnosti sú použité rúrky Ø 20 x 2,9. Hrubšia stena rúrky pri nezmenenom vonkajšom priemere znamená užší vnútorný prietokový profil a vyššie tlakové straty. Táto zdanlivo nevinná zámena materiálu tak prináša závažný rozdiel – oproti projektovaným rúrkam majú skutočne použité rúrky tlakové straty vyššie o 70 % na priamych úsekoch a až o 100 % v tvarovkách. Dôsledkom toho sú veľmi vysoké tlakové straty v bytových rozvodoch.

Bytové prípojky
Na prívode sú guľové kohúty, na spiatočkách statické vyvažovacie ventily DN 15, filtre DN 15 a bytové merače tepla. Zostavy majú veľmi vysoké tlakové straty predovšetkým z dôvodu použitia a poddimenzovania filtrov. 

Vypúšťacie armatúry
Na bytových prípojkách nie sú inštalované žiadne vypúšťacie armatúry. To znamená, že nie je možné vykonať prepláchnutie prívodného alebo vratného potrubia na vypustenie kalov či v prípade zavzdušnenia bytových okruhov alebo vypustenie vody v prípade opravy vykurovacích telies.

Stúpacie potrubia
Centrálna stúpačka je zváraná z oceľového potrubia, odbočky na poschodia sú v tvare lýr. Prívod je na rovnakom poschodí ako zásobované byty, spiatočka je o poschodie nižšie.

Vyhodnotenie

Usmernenie prietokov cez vykurovacie telesá
Vôbec nie je riešené usmernenie prietokov cez vykurovacie telesá. Cez malé vykurovacie telesá môžu pretekať vyššie prietoky ako cez veľké. Veľké vykurovacie telesá trpia z tohto dôvodu podprietokom. Z týchto dôvodov sa musí do vykurovacej sústavy dodávať vyššia teplota vykurovacej vody, ako by stačila pri riadne fungujúcej sústave. Vykurovanie je preto nehospodárne a energeticky náročné.

Nevhodné projektové riešenie
Nevhodné riešenie sprevádza navyše použitie iného materiálu pri realizácii bytových rozvodov, ako predpisoval projekt. Všade je jeden „jednotný“ rozmer rúrok rozvodov bez ohľadu na rôzne veľkosti bytov, prenášané tepelné výkony a dĺžky vykurovacích okruhov. Absolútne sa nezohľadnilo ani redukovanie prietokového profilu v lisovacích spojkách a tvarovkách. Už projektované rozmery rúrok sú nedostatočné, pozmenené rozmery rúrok použitých na stavbe tak znamenajú katastrofu. Rozvody sú zabetónované v podlahách, takže je vylúčená možnosť opravy či výmeny nevyhovujúcich dimenzií.

Regulácia diferenčného tlaku
Regulácia diferenčného tlaku nie je vo vykurovacej sústave vôbec riešená!

Hydraulické vyváženie
O hydraulickom vyvážení a jeho riešení nie je v projekte žiadna zmienka.

Správna činnosť a regulačná schopnosť termostatických ventilov
Na správnu činnosť a regulačnú schopnosť termostatických ventilov treba za každých prevádzkových podmienok udržiavať pred termostatickými ventilmi diferenčný tlak v rozmedzí 5 – 10 kPa. Z dôvodu zlého dimenzovania a absentujúceho hydraulického vyváženia však môže diferenčný tlak pred termostatickými ventilmi lietať od 1 až do 60 kPa – v okamihu nízkeho tlaku vykurovacie teleso nekúri, pri vysokom tlaku hučí.

Regulačná schopnosť termostatických ventilov
Je takmer nulová. Na tepelný výkon vykurovacieho telesa nemá dominantný vplyv nastavenie termostatickej hlavice, ale to, koľko vykurovacích telies v bytovom okruhu je otvorených. Čím viac vykurovacích telies je zapnutých, tým menej sú schopné vykurovať.

Návrh opatrení

Kľúčovým problémom sú tlakové straty v bytových rozvodoch a technické možnosti regulácie diferenčného tlaku. V princípe by regulátor diferenčného tlaku mal byť umiestnený tak, aby medzi ním a termostatickými ventilmi neboli vysoké tlakové straty. Vzhľadom na schému zapojenia a rozloženie tlakových strát v súčasnom stave (príliš tenké rozvody, neusmernenosť prietokov cez vykurovacie telesá, potreba vysokých prietokov) takéto miesto nemožno nájsť, dokonca ani umiestnenie regulátorov na jednotlivých bytových prípojkách by nesplnilo tento účel.

Poddimenzované bytové rozvody (vedené v podlahách, nevymeniteľné, neopraviteľné) sú veľmi závažným nedostatkom. Napriek tomu existujú technické prostriedky, ako posunúť funkčnosť vykurovacej sústavy na kvalitatívne podstatne vyššiu úroveň.

Alternatíva 1
Použitie termostatických ventilov so zabudovaným regulátorom diferenčného tlaku
Ide o finančne veľmi náročné riešenie. Vzhľadom na to, že takéto ventily nie sú k dispozícii vo forme ventilových vložiek do vykurovacích telies typu VK, bola by potrebná kompletná výmena pripojovacích armatúr vykurovacích telies. Napriek tomu je otázne, či by takáto sústava mohla byť bezhlučná s ohľadom na potrebný vysoký diferenčný tlak vo vykurovacej sústave.

Alternatíva 2
Zmena výpočtových a prevádzkových parametrov vykurovacej sústavy
Existuje spôsob, ako dosiahnuť riadnu funkčnosť vykurovacej sústavy s využitím väčšiny existujúcich prvkov vykurovacej sústavy. Podmienkou je, že z dôvodu vysokých tlakových strát treba od základu zmeniť výpočtové a prevádzkové parametre vykurovacej sústavy. Okrem nezmeniteľných vlastností potrubí sa dajú tlakové straty významne ovplyvniť prietokom. Závislosť tlakových strát od prietoku je kvadratická, to znamená: ak sa prietok zníži dvojnásobne, tlakové straty sa znížia štvornásobne (22 = 4). Preto treba vykonať maximálne opatrenia na minimalizáciu požadovaných prietokov.

Prvým princípom je presné nastavenie maximálnych prietokov – každému vykurovaciemu telesu pôjde len taký prietok, aký skutočne potrebuje, ani kvapka prietoku navyše. Na výrazné zníženie požadovaných prietokov však treba uplatniť ďalší netradičný(?) princíp, a to zvýšiť výpočtový teplotný spád (úbytok teploty medzi prívodom a spiatočkou) pri zachovaní rovnakej výpočtovej strednej teploty vykurovacieho telesa. To znamená zvýšiť prívodnú teplotu a znížením prietoku znížiť vratnú teplotu.

Na nastavenie prietokov na panelových vykurovacích telesách KORAD VK možno použiť existujúce ventily Heimeier 4324, no na kúpeľňových rúrkových vykurovacích telesách bude potrebné vymeniť prívodné ventily – namiesto pôvodných neprednastaviteľných treba inštalovať nové ventily s rozsahom prednastavenia na nízke prietoky.

Na zníženie tlakových strát v zostavách meračov tepla a na zníženie rizika upchávania filtrov (a predĺženie intervalov ich čistenia) je nevyhnutné vymeniť pôvodné filtre DN 15 za väčšie, DN 25.

Za takýchto podmienok možno riešiť reguláciu diferenčného tlaku. Vzhľadom na to, že dominantné tlakové straty sú v bytových okruhoch, je výpočtovo takmer identické, či sa regulátory diferenčného tlaku inštalujú na všetkých bytových okruhoch, na všetkých odbočkách na poschodia alebo na pätách centrálnych stúpačiek. Z prevádzkových dôvodov znamená nižší počet regulátorov nielen nižšie investičné náklady, ale pri správnom technickom riešení aj vyššiu prevádzkovú spoľahlivosť a nižšie náklady na údržbu a opravy. Preto je v tomto prípade vhodné inštalovať zostavy regulátorov diferenčného tlaku a diagnostických ventilov na pätách centrálnych stúpačiek.

Údržba a opravy

Pozor! Z dôvodu chýb pri výstavbe bude vykurovacia sústava navždy veľmi citlivá a náchylná na vznik porúch, napríklad vplyvom nesprávnych montážnych zásahov, nevhodnej alebo neoprávnenej manipulácie pri údržbe, opravách a podobne. Ako zabezpečiť dlhodobú (trvalú) funkčnosť vykurovacej sústavy?

Do vnútra rúr nevidno, pohľadom zvonku sa nedá určiť, kde je aký prietok alebo tlak, prečo niečo funguje a niečo nie. Podstatné časti vykurovacej sústavy sú zavreté v bytoch. Bez možnosti diagnostických meraní je vysoká pravdepodobnosť, že hľadaním poruchy skusmo spôsobom „pokus – omyl“ dôjde k ďalším chybným úkonom, ktoré problém neriešia, ale stávajú sa ďalšími zdrojmi porúch (nesprávne zmeny nastavenia na nesprávnych miestach).

Čím viac nesprávnych zásahov, tým horšie – vykurovacia sústava stráca funkčnosť a hospodárnosť. Následné obnovenie funkčnosti takto pokazenej sústavy býva časovo náročné, a preto veľmi drahé.

Účelom hydraulického vyváženia nemá byť len namontovanie „nejakých“ armatúr a funkčnosť vykurovacej sústavy v deň odovzdania. Z hľadiska prevádzkových nákladov a energetickej efektívnosti treba zabezpečiť dlhodobú – trvalú funkčnosť systému hydraulického vyváženia. Na to je potrebné stanoviť a dodržiavať pravidlá prevádzky a údržby vykurovacej sústavy, zabezpečiť sústavu proti neoprávneným zásahom a vytvoriť systém, pomocou ktorého možno v prípade porúch odstrániť funkčné nedostatky a obnoviť hospodárnosť vykurovania.

Preto je súčasťou projektov THERMO-ECO-ENGINEERING vytvorenie systému na diagnostiku prevádzkových stavov a porúch. Účelom je rýchle a presné zistenie prvotnej príčiny poruchy a jej následné rýchle odstránenie.

Systém na diagnostiku prevádzkových stavov a porúch je preventívne opatrenie, ktorého využívaním sa možno vyhnúť chybným zásahom a udržiavať vykurovaciu sústavu trvalo v hydraulicky vyváženom stave.

Technické riešenie diagnostického systému si v princípe nemusí vyžadovať vysoké finančné náklady. Je postavené na využití armatúr, ktoré už sú v sústave inštalované alebo ich treba inštalovať na účely hydraulického vyváženia, údržbu a opravy, čo je však podstatné, pri ich inštalácii sa berie ohľad na ich umiestnenie tak, aby boli využiteľné aj pri výkone diagnostických meraní a zjednodušení servisných zásahov. Ide o:

• armatúry na meranie pripojovacích parametrov na prípojke zo strany dodávateľatepla,
• armatúry na testovanie a servis regulátorov diferenčného tlaku,
• vypúšťacie armatúry na prípojkách bytových okruhov, ktoré treba inštalovať z dôvodov zjednodušenia údržby a opráv – využijú sa aj na pripojenie diagnostických prístrojov na jednotlivé bytové okruhy.

Záver

Uvedený príklad ukazuje len jeden z mnohých odborne nezvládnutých projektov vykurovania nových budov. Mali sme možnosť vidieť a riešiť problémy viacerých budov ovenčených architektonickými cenami, pritom je smutné, že mnoho projektantov nezvláda základnú abecedu hydraulického vyváženia. Sústavy s termostatickými ventilmi sa projektujú spôsobom, akým sa projektovalo pred 50 a viac rokmi, ako sústavy statické, s nepremennými prietokmi.

Neuvažuje sa o funkčných princípoch termostatických ventilov, o tom, ako sa ich činnosť premieta do vlastností vykurovacej sústavy. Nevedia sa používať regulátory diferenčného tlaku – v mnohých prípadoch, aj keď sa nejaké navrhnú, sú spôsobom použitia vyradené z prevádzky. Dôsledkom toho všetkého je, že mnohé budovy ani zďaleka nedosahujú spotreby tepla zodpovedajúce ich energetickým certifikátom.

Ing. Juraj Šmelík
Autor je konateľ spoločnosti THERMO-ECO-ENGINEERING, s. r. o.

Foto: isifa/Shutterstock

Článok bol uverejnený v časopise TZB Haustechnik 5/2017.