Výmena rozvodov v sústavách centralizovaného zásobovania teplom

Vhodnou voľbou systému možno získať nemalú úsporu prevádzkových nákladov.

Jednou z najdôležitejších úloh majiteľov a prevádzkovateľov tepelných rozvodov sústav centralizovaného zásobovania teplom (SCZT) je pravidelná, permanentná údržba ich prevádzky tak, aby boli tieto sústavy v schopnom stave a prevádzkované maximálne hospodárne.

Vzhľadom na vek a technický stav potrubných rozvodov (rozvody vybudované v 70. a 80. rokoch minulého storočia) však často nastane už len možnosť riešiť situáciu celkovou výmenou potrubného rozvodu, pričom v niektorých prípadoch sa pôvodný 4-rúrový systém nahradí 2-rúrovým.

Aktuálne sa pripravujú a prebiehajú výmeny rozvodov SCZT v mnohých mestách. Keďže ide o pomerne veľkú investíciu na minimálne 30 až 40 rokov, je dôležité dobre si zvážiť všetky dostupné možnosti a sledovať problém nielen z pohľadu aktuálnej investície, ale aj z pohľadu celkových prevádzkových nákladov počas životnosti celej SCZT.

Nemalú úsporu prevádzkových nákladov možno získať vhodnou voľbou systému, hlavne vzhľadom na izolačné vlastnosti nových systémov a prevádzkové parametre. Platí, že čím je väčšie maximálne možné zaťaženie systému, tým je vyššia aj dlhodobá bezpečnosť prevádzky.

Tepelné rozvody na teplú vodu

Namiesto pôvodných potrubí teplej vody (TV) z pozinkovanej ocele a iných materiálov sa pri rekonštrukciách rozvodov pristupuje už dlhší čas k použitiu plastových predizolovaných potrubí. Prevádzkovatelia systémov aj projektanti oceňujú aktuálny trend pri výmene tepelných sietí TV používať plastové predizolované potrubia dodávané v kotúčoch.

Pri tomto systéme, kde sa používajú kotúče dlhé aj niekoľkosto metrov, sa minimalizuje počet spojov, v praxi sú tak pri bežnom rozvode TV na sídlisku spoje iba v miestach odbočiek. Riešenia s predizolovanými oceľovými potrubiami však tieto výhody neposkytujú, je pri nich teda snaha o návrh siete TV v čo najdlhších návinoch.

Voľba potrubného systému rozvodu TV je veľmi dôležitá, preto má zmysel zamyslieť sa nad tým, čo všetko od zrekonštruovaného alebo novo vybudovaného tepelného rozvodu očakávame. Mali by to byť hlavne bezpečnosť pri prevádzke, nízke tepelné straty a prevádzkové náklady na čerpaciu prácu.

Tab. 1 Vyčíslenie rozdielu vo svetlosti potrubia SDR 7,4 a NRG FibreFlex a pri PPR potrubiach a NRG FibreFle

Čo nám vie lepšie zaručiť bezpečnosť prevádzky ako dodržanie požadovaných parametrov? Základné návrhové parametre pre rozvody TV sú najčastejšie maximálna prevádzková teplota θp = 95 °C a maximálny prevádzkový tlak PN10. To znamená, že má ísť o potrubia, ktoré majú aj pri θp = 95 °C tlakovú odolnosť PN10.

Neznamená to, že by pri prevádzke mala v systéme cirkulovať teplonosná látka s teplotou θp = 95 °C, reálne skutočné prevádzkové parametre sú okolo θp,s = 55 až 60 °C, pri hygienickom prehriatí okolo θp,h,p = 70 až 80 °C. Maximálne tepelné zaťaženie potrubí však hovorí viac o bezpečnosti. Čím väčšie je maximálne prípustné zaťaženie, tým bezpečnejší bude rozvod z dlhodobého hľadiska.

Mohlo by sa zdať, že pre rozvody TV postačuje použitie potrubí s maximálnou prevádzkovou teplotou do θp = 95 °C a PN6 (SDR 11), ktoré pri teplote θp,s = 55 °C spĺňajú tlakovú triedu PN10. Je ale otázne, či zníženie bezpečia bude stáť za aktuálnu investičnú úsporu.

Potrubia PE-Xa SDR 7,4 majú oproti SDR 11 väčšiu hrúbku steny, sú tým pádom odolnejšie a majú maximálnu prevádzkovú teplotu θp = 95 °C pri PN10. Ich vnútorná svetlosť je ale kvôli tomu nižšia. Pri potrubiach NRG FibreFlex je vnútorná svetlosť v porovnaní s potrubím PE-Xa SDR 7,4 vyššia, preto sa pri použití rovnakej nominálnej dimenzie znížia tlakové straty v potrubí, alebo je možné dopraviť viac teplej vody pri tých istých tlakových stratách.

Ideálnym riešením pre rozvody TV sa ukazuje potrubie NRG FibreFlex, ktoré sa dodáva v kotúčoch v celom rozsahu dimenzií od d25 až do d160 a charakterizujú ho prevádzkové parametre: maximálna prevádzková teplota θp = 95 °C a prevádzkový tlak PN10.

Ako si možno všimnúť, vnútorná svetlosť je pri každom potrubí odlišná. Je dôležité si uvedomiť, že aj keď máme napríklad dimenziu d63, nie všetky potrubia majú tento vnútorný priemer. Udáva sa len nominálny prierez potrubia, nie skutočný priemer.

Na grafe 1 možno vidieť, že všetky potrubia majú nominálny vonkajší priemer 63 mm, označujeme ich teda ako dimenziu d63, no každé potrubie ma inú hrúbku steny médionosnej rúrky. Každé potrubie je jedinečné a vždy je nevyhnutné skontrolovať si zadané charakteristiky potrubia.

Tieto hodnoty ukazujú vnútornú svetlosť potrubí, teda aj množstvo možnej pretečenej teplonosnej látky a následne aj celkový tlak v potrubiach.
Je dôležité naštudovať si vždy projekt a pre správny návrh spraviť posúdenie, v ktorom dokážeme zhodnotiť, či dané potrubie vyhovuje, alebo môžeme vymeniť pôvodné potrubia.

Tab. 2 Vnútorná svetlosť potrubí pri plastových NRG FibreFlex potrubiach a pri polypropylénových potrubiach

V tab. 2 sme uviedli vnútorné priemery svetlosti pre dané potrubia. Ak by sme mali pôvodný projekt navrhnutý s použitím PPR potrubí, mohli by sme zoptimalizovať sieť tým, že by sme navrhli NRG FibreFlex potrubia o dimenziu menšie, než bol pôvodný návrh. Týmto krokom by sme zabezpečili nižšie tepelné straty a aj dobre nadimenzovanú sieť.

NRG FibreFlex má menšiu hrúbku steny než PPR ‒ polypropylénové potrubia. Tým, že zachováme požadovaný prietok, môžeme ísť pri zmene z PPR potrubí na plastové predizolované potrubia NRG FibreFlex o dimenziu nižšie.

Pri aplikáciách, kde je potrebný vyšší maximálny prevádzkový tlak, je možné použiť potrubia NRG FibreFlex Pro, kde je maximálna teplota θp = 115 °C pri prevádzkovom tlaku PN16. Toto otvára možnosti pre aplikácie v kopcovitom teréne alebo pri vyšších objektoch.

Dôležitý bezpečnostný aspekt predstavuje aj spôsob spájania potrubia. Použitím potrubí v kotúčoch sa síce počet spojov výrazne znižuje, stále tam však sú. Podstatným cieľom je, aby boli počas celej prevádzky tesné. Potrubie NRG FibreFlex ponúka pre rozvody TV použitie lisovaných tvaroviek z nehrdzavejúcej ocele (obr. 1).

Ide o robustné riešenie, kde sa odbočky realizujú cez vyvýšené predizolované T-kusy. Takto nevzniká problém pri výmene potrubí ani v stiesnených podmienkach existujúcich teplovodných betónových kanálov, pričom zachovaním pôvodnej trasy sa zároveň zjednodušujú príprava a realizácia stavby.

Lisované predizolované systémové prvky nielenže zvyšujú bezpečnosť pri prevádzke, ale tiež výrazne urýchľujú montážne práce.

Výhody NRG FibreFlex pri použití pre SCZT sú:
• rozsah dimenzií d25 až d160 v kotúčoch
• maximálna prevádzková teplota
θp = 95 °C/PN10 (na vyžiadanie až
θp = 115 °C/PN16)
• minimálne tepelné straty, tepelná vodivosť lambda len 0,021 W/mK
• systémové predizolované lisované tvarovky z nehrdzavejúcej ocele s nasúvacou objímkou
• väčšia svetlosť potrubí oproti PE-Xa SDR 7,4 a tým aj vyššia prenosová kapacita
• lepšia ohybnosť oproti PE-Xa SDR 7,4

Tepelné rozvody na vykurovanie

Pri rozvodoch na vykurovanie (VYK), ktoré sa v minulosti realizovali celé v oceľovom vyhotovení (obr. 2), sa s použitím plastových flexibilných potrubí otvárajú nové možnosti. Menšie dimenzie do DN100 je možné nahradiť efektívnym riešením.

Nejde pritom iba o sekundárne a nízkoteplotné siete SCZT, kde sú trvalé teploty okolo
θp = 80 °C, na ktoré sú vhodné štandardné plastové predizolované potrubia s rúrkou pre médium zo zosieťovaného polyetylénu PE-Xa. Hovoríme o sieťach s prevádzkovou teplotou okolo 100 °C, s krátkodobým zaťažením s prevádzkovou teplotou až do θp = 115 °C a PN10 alebo PN16.

Tomuto riešeniu sme sa už venovali v samostatnej štúdii, kde sme prišli k možným prevádzkovým úsporám na tepelných stratách v potrubných rozvodoch na úrovni 26 až 36 %. To nie sú zanedbateľné čísla, takže má zmysel sa pri návrhu tepelnej siete SCZT nad tým zamyslieť.

Tak ako pri definícii potrubí pre TV, aj pri vykurovaní sa dá vypracovať optimalizácia aj tesne pred samotnou realizáciou. Vždy treba zvážiť prevádzkové parametre, no ak zodpovedajú potrebám centralizovaného zásobovania teplom, má zmysel ísť do realizácie tzv. hybridného systému (obr. 3), kde sa menšie dimenzie realizujú v plastovom predizolovanom potrubí a iba dimenzie DN125 a vyššie zostanú v oceľových predizolovaných potrubiach.

V tab. 3 je uvedené porovnanie tepelných strát plastových NRG FibreFlex Pro single potrubí a oceľových predizolovaných potrubí v izolačných sériách 1 a 2.

Pri oceľových predizolovaných potrubiach počítame s tepelnou vodivosťou izolácie lambda 0,0258 W/mK a pri plastovom potrubí 0,021 W/mK. Straty tepla na meter potrubia pri oceľových predizolovaných potrubiach v sériách 1 a 2 a plastových predizolovaných potrubiach NRG FibreFlex Pro Plus v single verzii vidieť na obr. 4.

V tab. 4 je uvedené porovnanie tepelných strát plastových NRG FibreFlex Pro double potrubí a oceľových predizolovaných potrubí v izolačných sériách 1 a 2.

Straty tepla na meter trasy pri oceľových predizolovaných potrubiach v sériách 1 a 2 a pri plastových predizolovaných potrubiach NRG FibreFlex Pro Plus v double verzii vidieť na obr. 5.

Pri takejto realizácii sa zároveň výrazne znižuje počet spojov, v rámci štúdie sme spočítali až sedemnásobne menej spojov. Opomenúť by sme nemali ani výrazné zvýšenie rýchlosti montáže, kde sa počíta aj vďaka menšiemu počtu spojov so štvor- až päťnásobne kratším časom výstavby pri zhodnom počte montážnych pracovníkov

Ing. Eva Švarcová

Autorka pôsobí v spoločnosti NRG flex, kde sa venuje návrhu tepelných sietí a podieľa sa na príprave štúdií vedúcich k optimalizácii tepelných rozvodov
pri rekonštrukciách centralizovaných rozvodov tepla na vykurovanie aj teplú vodu.

Foto a obrázky: NRG flex

Zdroj: PR článok NRG flex, s. r. o.