Obnova funkčnosti vykurovacích sústav bytových domov

V bytových domoch sa nachádza približne 880 tisíc bytov, z ktorých je viac ako 650 tisíc postavených hromadnými formami výstavby, väčšinou s využitím panelových technológií. Predĺženie životnosti budov a skvalitnenie bývania je možné iba vtedy, ak sa na jednotlivých budovách uskutoční obnova.  Obnova vykurovacej sústavy je jednou zo základných oblastí pri rekonštrukciách bytových domov.

Podmienky funkčnosti vykurovacej sústavy
Pod obnovou vykurovacej sústavy si môžeme predstaviť najmä výmenu starých regulačných prvkov za progresívnejšie a hlavne funkčné, ktoré musia mať takú regulačnú schopnosť, aby sme boli pomocou nich schopní dosiahnuť vo vykurovaných priestoroch potrebnú tepelnú pohodu a aby sme splnili podmienku teplotno-hydraulickej stability.

Podmienka tepelnej pohody v miestnosti v zimnom období

Θ_i + Θ_ip = 38    [°C]    (1)    [1]

Θ_i – interiérová teplota [°C]
Θ_ip – priemerná povrchová teplota okolitých plôch [°C]
 
Teplotno-hydraulická podmienka

D_t < = 3    [K]    (2)    [1] D_t – rozdiel teplôt medzi jednotlivými podlažiami    [K]

Na dosiahnutie daných podmienok je potrebné, aby:

• vo vykurovaných miestnostiach boli vykurovacie telesá dostatočnej veľkosti. To znamená, aby boli schopné odovzdať do priestoru požadovaný tepelný výkon;
• do vykurovacích telies zatekalo potrebné množstvo vykurovacej vody s danou teplotou.

V minulosti boli v bytových domoch vykurovacie telesá spravidla predimenzované, a to približne o 30 %. To znamená, že vykurovacia plocha je vo väčšine prípadov dostatočná a je potrebné upraviť len tepelný výkon telesa úpravou vykurovacej vody, a to buď kvalitatívne, alebo kvantitatívne.

Pri kvalitatívnej úprave ide o zmenu teplotného spádu vykurovacej vody. V minulosti sa spravidla používal výpočtový teplotný spád 90/70 °C. Úpravou teploty vykurovacej vody na nižšiu dostaneme menší výkon vykurovacieho telesa.

Pri kvantitatívnej úprave ide o zmenu prietoku vykurovacím telesom, pričom táto zmena má vplyv na výkon vykurovacieho telesa. Na dosiahnutie potrebných parametrov vykurovacieho telesa je potrebné, aby vykurovacia sústava bola správne hydraulicky vyregulovaná. Nevhodné alebo úplne chýbajúce hydraulické vyregulovanie vykurovacej sústavy spôsobuje zvýšenú spotrebu a nerovnomernú dodávku tepla do vykurovacích telies a je príčinou nepriaznivého prevádzkového stavu.

Hydraulické vyregulovanie možno dosiahnuť, len ak máme sústavu vybavenú prostriedkami na vyregulovanie.

Prostriedky na splnenie podmienok funkčnosti
Na hydraulické vyregulovanie je potrebné vybaviť vykurovacie sústavu regulačnými prvkami, a to najmä na vstupe do objektu, na každej päte stúpacieho potrubia, respektíve na každej vetve vykurovacej sústavy a pred každým vykurovacím telesom.

Regulačné prvky na vstupe do objektu:

• regulátory diferenčného tlaku,
• prepúšťacie ventily,
• regulátory prietoku.

Regulačné prvky na stúpacích potrubiach:

• regulátory diferenčného tlaku,
• prepúšťacie ventily,
• regulátory prietoku.

Regulačné armatúry pred telesom:

• regulačné ventily s termostatickou hlavicou,
• prívodné potrubie,
• regulačné armatúry do vratného potrubia, tzv. šróbenia.

Podľa konštrukcie ventilovej vložky sa ventily rozlišujú:

• bez prednastavenia,
• s odstupňovaným prednastavením,
• s pevným prednadstavením,
• s plynulým prednastavením.

Po osadení ventilu termostatickou hlavicou sa stáva ventil aj regulačným ventilom vnútornej teploty vzduchu. Termostatická hlavica sníma interiérovú teplotu pomocou snímača, ktorý môže byť umiestnený priamo v termostatickej hlavici alebo oddelene od nej.

Na dosiahnutie požadovanej izbovej teploty musia byť splnené nasledovné podmienky:

• odvzdušnené vykurovacie teleso,
• na správny stupeň nastavená termostatická hlavica,
• termostatická hlavica musí byť dostatočne obtekaná vzduchom,
• musí byť dostatočná teplota vykurovacej vody.

Termostatické hlavice umožňujú nastaviť maximálnu teplotu 28 °C. To ale neznamená, že pri maximálnom otvorení termostatickej hlavice bude teplota v miestnosti 28 °C. Je to však teplota, pri ktorej termostatická hlavica zastaví prívod tepla do vykurovacieho telesa. Maximálne dosiahnuteľná teplota je závislá od teploty vykurovacej vody, ktorú reguluje dodávateľ tepla. Dodávateľ tepla je povinný vykurovať tak, aby v obytných miestnostiach bolo možné dosiahnuť teplotu vzduchu 21 – 22 °C. Ak teplota vykurovacej vody neumožňuje dosiahnuť danú teplotu, je nutné obrátiť sa na dodávateľa tepla. Zvýšenie teploty vykurovacej vody je však možné požadovať len v opodstatnených prípadoch. Vyššia teplota vykurovacej vody znamená vyššie náklady za vykurovanie, a to nie len pre tých, ktorí požadujú vyššiu teplotu, ale aj pre tých, ktorým je vyššia teplota nepríjemná.

Termostatické ventily teda vytvoria podmienky pre úsporu tepla, ale úspora je závislá od toho, akým spôsobom sa využívajú. K motivácii aktívne používať termostatické ventily prispieva zavedenie rozúčtovania nákladov za vykurovanie na základe merania spotreby tepla na vykurovacích telesách.

Spotreba tepla na vykurovanie v bytových domoch A, B (pozri graf)
Za obdobie rokov 1997 až 1998 v dome B v súvislosti s jeho zateplením, hydraulickým vyregulovaním vykurovacej sústavy a osadením ventilov s termostatickými hlavicami nedošlo prakticky k žiadnej úspore tepla. Tepelné úspory sa začali prejavovať až po nainštalovaní PRVN a ekonomickom zainteresovaní užívateľov bytov na racionálnom využívaní tepla.

Na grafe je vyhodnotená spotreba tepla v rovnakých objektoch, pričom objekt A bol v pôvodnom stave a objekt B je zrekonštruovaný.

Postupnosť krokov pri obnove  z projekčného hľadiska
Pri rekonštrukciách je systém vykurovania stanovený, projektant má síce k dispozícií údaje o sústave, musí sa však presvedčiť, či zodpovedajú skutočnému stavu. Často sa stáva, že úplne chýbajú projektové podklady alebo protokol o hydraulickom vyregulovaní. V takýchto prípadoch možno metodiku výpočtu charakterizovať tromi základnými etapami:

• prípravné práce,
• prípravné výpočty ( hydraulický výpočet),
• stanovenie tepelného výkonu vykurovacieho telesa.

Prípravné práce
Podľa stavu jestvujúcich podkladov a revíznych správ je potrebné zistiť údaje na zariadeniach a priestorové usporiadanie.

Zmapovanie skutkového stavu znamená overiť skutočné dimenzie potrubia, polohy redukcií, typy čerpadiel, parametre zdroja tepla, všetky osadené armatúry, polohu a tvar potrubia, typy a veľkosti vykurovacích telies (dĺžka pri panelovom vykurovacom telese, počet článkov pri článkovom vykurovacom telese), spôsob a dĺžku napojenia (počet ohybov, kolien, obchádzok, atď.), typy a dimenzie uzatváracích a regulačných armatúr na vykurovacích telesách.

Pomôcky a prístroje na diagnostiku

• Merač teploty,
• merač tlakovej diferencie,
• merač prietoku,
• merač priestorovej teploty,
• merač dĺžky,
• meranie dimenzie potrubia,
• katalóg výrobkov na ústredné vykurovanie (tzv K2),
• fotografický prístroj alebo video zariadenie.

Prípravné výpočty
V jestvujúcich sústavách je teplotný spád a hmotnostný prietok určený. Keďže ide o danú vykurovaciu sústavu, ktorá bola v minulosti hydraulicky vyregulovaná, bude mať nový teplotný spád spravidla nižšie parametre a prietok telesom sa vo väčšine prípadov taktiež znižuje.

Na určenie nového teplotného výkonu je potrebné určiť hmotnostný prietok, ktorý sa dodáva do telesa po hydraulickom vyregulovaní.

Prietok vykurovacím telesom je možné určiť buď meraním pri úplne otvorených regulačných armatúrach, alebo hydraulickým prepočtom pomocou prerozdelenia hmotnostného prietoku metódou jednotkového hmotnostného prietoku.

Na určenie pomerového prerozdelenia prietoku je potrebné určiť tlakové straty úsekov s konštantným prietokom.

Stanovenie tepelného výkonu vykurovacieho telesa
Tepelný výkon vykurovacieho telesa je závislý od teplotného rozdielu prívodnej a vratnej vody, čiže o koľko Kelvinov sa vykurovacia voda dokáže ochladiť, pričom táto hodnota je závislá od hmotnostného prietoku telesom a teploty interiéru.

Zmena teploty prívodnej a vratnej vykurovacej vody kvalitatívne vplýva na výkon vykurovacieho telesa. Rovnako vplýva na výkon vykurovacieho telesa aj zmena teplotného rozdielu vykurovacej vody. Výkon vykurovacieho telesa sa po kvalitatívnych zmenách vykurovacej vody zmení.

Záver
Väčšina jestvujúcich vykurovacích sústav je navrhnutá tak, že telesá sú dostatočne predimenzované. Nie je to však pravidlom v každej miestnosti, hlavne ak nedošlo v objekte k zmene tepelnotechnických vlastností obvodových konštrukcií. Niektoré telesá by pri kvalitatívnej úprave tepelného výkonu pri hydraulickom vyregulovaní boli poddimenzované. V takomto prípade môžeme telesu zvýšiť výkon zvýšením prietoku, a to len do takej miery, do ktorej to je ešte efektívne.

Na daných jestvujúcich objektoch vidno, že pokiaľ chceme zabezpečiť požadovanú tepelnú pohodu vo vykurovaných miestnostiach a zároveň šetriť, samostatné zateplenie objektu a obnova vykurovacej sústavy nie sú postačujúce.

Ing. Juraj Januška
Foto: Dano Veselský

Autor pôsobí na Katedre TZB, Stavebná fakulta STU v Bratislave.

Príspevok je spracovaný v rámci projektu VEGA 1/0734/08.

Článok bol uverejnený v magazíne Správa budov.