Zásobovanie teplom prostredníctvom diaľkového vykurovania nie je prežitok

Aj keď je CZT na Slovensku stále vnímané ako prežitok minulého režimu, ide o jeden z najefektívnejších a najekologickejších spôsobov v zásobovaní budov teplom. Mnohé vykurovacie sústavy bytových domov sú u nás pripojené na tieto sústavy vzhľadom na to, že Slovensko patrí ku krajinám s bohato rozvinutou sieťou sústav CZT.

Poznáte výhody Klubu ASB? Stačí bezplatná registrácia a získate sektorové analýzy slovenského stavebníctva s rebríčkami firiem ⟶

Sústavy centralizovaného zásobovania teplom (CZT) zabezpečujú dodávku tepla prostredníctvom primárnych tepelných sietí z jedného alebo viacerých zariadení na výrobu tepla [7]. Ide o tzv. diaľkové vykurovanie, kde zdroje tepla (teplárne, výhrevne) dodávajú teplo do odovzdávacích staníc tepla, na ktoré sa potom pripájajú sekundárnymi tepelnými sieťami vykurovacie sústavy jednotlivých budov [3].

Charakteristika sústavy centralizovaného zásobovania teplom

Z hľadiska členenia sektorov národného hospodárstva CZT spadá do primárneho sektoru pod odvetvie tepelnej energetiky, ktoré sa zaoberá výrobou, distribúciou a odberom tepla [1, 8]. CZT hrá veľmi dôležitú úlohu pri ďalšom rozvoji energetického hospodárstva našej krajiny.

Optimalizáciou tepelných hospodárstiev jednotlivých bytových okrskov môžeme zvýšiť ich energetickú účinnosť, prispieť k zlepšovaniu životného prostredia a zabezpečiť kvalitnú a bezproblémovú dodávku tepla odberateľom. Preto je pred samotnou optimalizáciou dôležité poznať charakter sústav CZT z hľadiska ich zloženia, usporiadania, teplonosných látok, tlakových pomerov v potrubí a ich historického vývoja.

Sústavy CZT sú tvorené:

• zdrojmi tepla – ide o samostatne umiestnené výrobne, ktorých produktom je teplo dodávané do tepelných sietí,
• tepelnými sieťami (rozvodmi tepla) – ide o súbor zariadení, ktoré sú určené na distribúciu tepla od zdrojov tepla k odberateľom alebo slúžia na vzájomné prepojenie zdrojov tepla,
• odovzdávacími stanicami tepla (OST) – ide o zariadenia slúžiace na úpravu parametrov teplonosnej látky na hodnoty požadované vnútornými spotrebiteľskými zariadeniami,
• vnútornými odberateľskými zariadeniami – ide o vykurovacie sústavy, rozvody teplej vody vo vnútri budov [1].

Každú sústavu CZT charakterizujú nasledujúce parametre:

• energetické – výroba a distribúcia tepla,
• technické – typy a parametre inštalovaných zariadení,
• ekologické – produkcia odpadov a emisií skleníkových plynov,
• ekonomické – investície a tržby [1].

Podľa spôsobu určenia sa sústavy CZT delia na:

• mestské – zásobujú teplom prevažne bytové domy, budovy občianskej vybavenosti aj miestne priemyselné podniky,
• závodné – zásobujú teplom jeden alebo viacero priemyselných podnikov a taktiež aj priľahlé sídliská alebo mestskú časť,
• oblastné – zásobujú teplom dve alebo viacero lokalít [5].

Sústavy CZT sa delia na:

• otvorené – v týchto sústavách dochádza k odberom a priamemu využitiu teplonosnej látky z rozvodov tepla (odber teplej vody),
• uzavreté – v týchto sústavách obieha rovnaké množstvo teplonosnej látky, ktorá odovzdáva teplo prostredníctvom výmenníkov tepla na nepriame využitie [2].

Medzi troch hlavných odberateľov, ktorým sa prostredníctvom sústav CZT dodáva teplo na vykurovanie, prípravu teplej vody, vetranie, klimatizáciu a technologické účely, patria:

• bytové domy,
• budovy občianskej vybavenosti,
• priemyselné podniky [1].

Podľa skupenstva a druhu teplonosnej látky rozlišujeme vodné a parné sústavy CZT:

Vodná tepelná sieť

V súčasnosti sa na prenos tepla v sústavách CZT používa prevažne voda, ktorá má z bežne dostupných látok najväčšiu mernú tepelnú kapacitu a do teploty 200 °C je chemicky stabilná. Zároveň sa z fyzikálneho a chemického hľadiska jednoducho upravuje. Vodná tepelná sieť sa delí podľa najvyššej dovolenej teploty vody na teplovodnú – s teplotou vody θ ≤ 110 °C a konštrukčným tlakom do 1,6 MPa, a horúcovodnú – s teplotou vody 110 °C < θ ≤ 180 °C a konštrukčným tlakom do 2,5 MPa [1, 2, 5].

Parná tepelná sieť

Para sa ako teplonosná látka zvyčajne používa v priemyselných areáloch, kde sa vyžaduje zaistenie značného množstva pary nielen z dôvodu vykurovania, ale aj na technologické účely [1, 5]. Do tepelnej siete sa väčšinou para privádza ako mierne prehriata, obvykle pri tlaku 0,4 MPa až 3 MPa. Na vykurovanie sa používa para s tlakom do 0,5 MPa a pre výrobné účely prevažne para s tlakom nad 0,5 MPa. Podtlaková para sa v tepelných sieťach nepoužíva [5].

Charakteristické znaky jednotlivých vývojových období sústav CZT:

1. generácia distribúcie tepla – toto obdobie možno charakterizovať ako éru parných sústav. Energetická účinnosť týchto parných sústav bola nízka, keďže v nich dochádzalo k vysokým tepelným stratám, a ich údržba bola finančne náročná. V mestských teplárenských zdrojoch sa spaľoval odpad a tuhé fosílne palivá – uhlie [1, 6].

2. generácia distribúcie tepla – v tomto období dochádza k zmene teplonosnej látky v sústavách CZT a do popredia prichádza voda. Zmenou teplonosnej látky dochádza k viditeľnému nárastu a zlepšeniu energetickej účinnosti. K získavaniu tepla zo spaľovania odpadov a tuhých fosílnych palív pribúdajú aj zdroje kombinovanej výroby elektriny a tepla (KVET) [1, 6].

3. generácia distribúcie tepla – horúcovodný systém nahradil teplovodný. Ku klasickým zdrojom tepla spaľujúcim fosílne palivá pribúdajú kogeneračné jednotky, zdroje tepla na spaľovanie biomasy, využívajú sa solárne systémy a odpadové teplo z priemyselných procesov. Aplikáciou týchto riešení dochádza k vyššej energetickej účinnosti celej sústavy [1, 4].

4. generácia distribúcie tepla – ide o obdobie najbližších troch desaťročí. Cieľom je prechod na nový energetický systém bez spaľovania fosílnych palív, čím by došlo k požadovanému zníženiu emisií skleníkových plynov. Plánuje sa s KVET, väčším využívaním odpadového tepla z priemyselných procesov, aplikáciou zdrojov tepla využívajúcich obnoviteľnú energiu a novinkou je snaha o využívanie tepla z výpočtových stredísk.

Cieľom je zvýšiť energetickú účinnosť sústavy znížením tepelných strát v sieti a dodávať teplo budovám s nízkou potrebou energie. Hlavným znakom štvrtej generácie je nízkoteplotné vykurovanie – teplota vody v primárnom potrubí by sa mala pohybovať na úrovni 50 až 60 °C a teplota vody vo vratnom potrubí by nemala byť vyššia ako 25 °C [4, 6].

Aj napriek tomu, že z časového hľadiska bol nástup CZT v jednotlivých oblastiach sveta rôzny, jeho postupný vývoj môžeme zatriediť do štyroch generácií, ako je to znázornené na obr. 1.

Dodávka tepla prostredníctvom sústav centralizovaného zásobovania teplom

Podľa najnovších údajov Výročnej správy Úradu pre reguláciu sieťových odvetví (ÚRSO) z roku 2022 v tepelnej energetike na Slovensku podniká približne 333 držiteľov povolenia na výrobu, distribúciu a dodávku tepla. Teplo zo sústav CZT sa dodáva pre 11 600 koncových odberateľov do viac ako 29 000 odberných miest na koncovú spotrebu odberateľov, ktorí teplo spotrebujú na vlastné využitie a koncových odberateľov, ktorí dodané teplo rozpočítavajú konečným spotrebiteľom (najmä domácnostiam) [9].

Vývoj celkovej dodávky tepla za obdobie rokov 2012 až 2022 zo sústav CZT je znázornený na obr. 2.

Do celkovej dodávky tepla je zahrnutá dodávka na vykurovanie a prípravu teplej vody pre bytové aj nebytové budovy, dodávka na technologickú spotrebu v technologických procesoch a taktiež vlastná spotreba v objektoch spotreby samotných dodávateľov tepla.

Z grafu na obr. 2 vyplýva, že množstvo dodávky tepla sa každoročne mení. Na objasnenie tejto skutočnosti slúži graf na obr. 3, kde je celkové množstvo dodávky tepla rozdelené medzi bytové budovy a ostatných odberateľov.

Ako je zrejmé z grafu na obr. 3, množstvo dodaného tepla v bytovom sektore je závislé od klimatických podmienok, ktoré charakterizuje počet dennostupňov.

Z grafu na obr. 3 tiež vyplýva, že v bytovom sektore dochádza k postupnému znižovaniu množstva dodávaného tepla, čo môže byť spôsobené zlepšovaním tepelnotechnických vlastností bytových domov a odstraňovaním ich stavebných nedostatkov. Určité zníženie množstva dodávaného tepla v bytovom sektore môže byť spôsobené aj odpájaním odberateľov tepla od sústav CZT.

Stabilný, skôr stúpajúci, charakter množstva dodávaného tepla možno pozorovať v sektore nebytových budov a priemyselných procesov. Nárast množstva dodaného tepla v roku 2018 je viditeľný práve v sektore priemyselných procesov, čo bolo spôsobené ekonomickým rastom Slovenska v tomto roku. Naopak, v roku 2020 došlo k poklesu množstva dodaného tepla, čo mohlo byť spôsobené pandemickou situáciou.

V bytovom sektore sa množstvo dodaného tepla prostredníctvom sústav CZT spotrebuje na vykurovanie a prípravu teplej vody. Na obr. 4 je zobrazený percentuálny podiel dodaného tepla na vykurovanie a prípravu teplej vody v bytovom sektore za obdobie rokov 2015 až 2022.

Z grafu na obr. 4 vyplýva, že priemerne 65 % z celkového množstva tepla dodaného pre bytový sektor sa spotrebuje na vykurovanie a zvyšných 35 % na prípravu teplej vody.

Na záver

Obsahom tohto príspevku bolo poukázať na niekoľkoročnú tradíciu vo vykurovaní budov prostredníctvom sústav CZT na Slovensku. Sústavy CZT prinášajú pre bytový sektor výhody a potenciál pre budúcnosť. Do platnosti prichádzajú smernice Európskeho parlamentu a na národnej úrovni sa vypracovávajú energetické a klimatické plány na najbližšie desaťročia, v ktorých sa počíta s rozvojom energetickej infraštruktúry a využívaním sústav CZT na výrobu tepla.

Optimalizáciou a modernizáciou existujúcich sústav CZT v najbližších rokoch možno dosiahnuť ich spoľahlivosť, bezpečnosť, hospodárnosť a šetrnosť k životnému prostrediu, čím možno predísť odpájaniu odberateľov tepla a vzniku lokálnych zdrojov tepla, ktoré nepodliehajú prísnej emisnej kontrole v takom rozsahu ako centrálne zdroje tepla.

Táto práca bola podporovaná Ministerstvom školstva, vedy, výskumu a športu SR prostredníctvom grantov VEGA 1/0304/21, VEGA 1/0303/21 a KEGA 005/STU-4/2021.

TEXT A FOTO: Ing. Martina Mudrá, Katedra technických zariadení budov, Stavebná fakulta STU Bratislava

Článok bol uverejnený v časopise Správa budov 1/2024