Rekonštrukcia vykurovacieho systému bytového domu

Na konkrétnom bytovom dome na Račianskej ulici v Bratislave sa skúmala energetická účinnosť spolu so stratami tepla pred rekonštrukciou vykurovacieho systému bytového domu a po nej. Porovnávali sa vypočítané hodnoty strát tepla pri odovzdávaní a na rozvodoch vykurovacej sústavy so skutočnou nameranou spotrebou tepla a stanovila sa účinnosť vykurovacieho systému pred rekonštrukciou a po nej.

Pri hodnotení sa použila metóda prevádzkového energetického hodnotenia založená na nameraných údajoch počas prevádzky so zohľadnením odchýlky medzi teoretickými vlastnosťami pri výpočtoch a skutočnými vlastnosťami.

Jestvujúci stav
Stavebné konštrukcie ako energetické kritérium
Bytový dom na Račianskej ulici reprezentuje sedempodlažný radový dom konštrukčného systému BA s konštrukčnou výškou 3 m. Keďže sa dosiaľ rekonštruoval iba vykurovací systém, vo výpočte sa uvažuje pôvodný stav stavebných konštrukcií.

Zvislé nosné a obvodové konštrukcie sú z predpätého betónového rámu vyplneného keramzitbetónom s hrúbkou 245 mm. Vodorovné nosné konštrukcie nad nevykurovaným priestorom sú železobetónové stropné dielce vyplnené keramzitbetónom s hrúbkou 170 mm.

Strecha je plochá – tvoria ju železobetónový stropný dielec s hrúbkou 170 mm, škvarový násyp s hrúbkou 125 mm, pórobetónové dosky s hrúbkou 150 mm a hydroizolácia.
Okná sú zo 60 % vymenené za plastové s päťkomorovým profilom s izolačným dvojsklom so súčiniteľom prestupu tepla U_g = 1,1 W/(m². K) a indexom vzduchovej nepriezvučnosti R_w ≥ 38 dB. Jestvujúce drevené otvorové konštrukcie tvoria stále 40 % otvorových konštrukcií domu.

Energetické posúdenie budovy
Pri posúdení budovy sa z hľadiska energetického kritéria podľa STN 73 0540-2 vyžaduje stav, keď E₁ < E_{1, N}, pričom
E₁ je merná potreba tepla v kWh/(m³ . rok),
E_{1, N} – normalizovaná hodnota mernej potreby tepla v kWh/(m³ . rok).

Túto požiadavku daný bytový dom v pôvodnom jestvujúcom stave nespĺňal.
V zá­vislosti od faktora tvaru budovy mal mer­nú potrebu tepla E1 = 38,68 kWh/(m³ . rok), ktorá je väčšia ako normalizovaná hodnota mernej potreby tepla E_1,N = 21,9 kWh/(m³ . rok).

Potreba energie na vykurovanie
Na bytovom dome sa do roku 2007 prevádzkoval nízkotlakový jednorúrkový vykurovací systém s horným rozvodom. V jednotlivých miestnostiach boli umies­tnené článkové vykurovacie telesá s uzatváracími ventilmi. Pri hodnotení referenčnej vnútornej teploty 20 °C nastával problém, keď sa horné podlažia prekurovali a najnižšie, posledné podlažia na klesajúcej vetve, sa nedokurovali. Viaceré uzatváracie armatúry boli zanesené a nefunkčné. Rozvody stúpacích, resp. klesajú­cich rozvodov sa viedli v stenách. Horné rozvody k jednotlivým klesajúcim vetvám sa viedli v medzistrešnom priestore a boli zaizolované minerálnou plsťou s hrúbkou izolácie 20 mm.

Objekt je napojený na sústavu centralizovaného zásobovania teplom (CZT), pričom odovzdávacia stanica tepla je umiestnená v technickej miestnosti v suteréne. Stanica bola regulovaná na základe vykurovacích kriviek, podľa vonkajšej teploty. Odchýlky medzi jednotlivými vykurovacími krivkami boli značne veľké, keďže sa jednorúrkový vykurovací systém nedokázal prispôsobovať aktuálnej potrebe tepla.

Metóda prevádzkového energetického hodnotenia bola založená na posudzovaní účinnosti  jednorúrkového teplovodného nízkotlakového systému vykurovania s výškou miestností ≤ 4 m, ktorá sa stanovila ako celková účinnosť závislá od regulácie systému. Vypočítané a namerané údaje sú uvedené v tab. 1.

Stav po rekonštrukcii vykurovacieho systému
Potreba energie na vykurovanie
V roku 2007 sa v tomto bytovom dome rekonštruoval vykurovací systém – pôvodný jednorúrkový systém s telesami sa kompletne demontoval a navrhol a realizoval sa dvojrúrkový vykurovací systém so spodným rozvodom. Klasický vykurovací systém tvoria doskové vykurovacie telesá s termostatickými ventilmi a termostatickými hlavicami. Čo sa týka odovzdávacej stanice tepla, upravili sa iba vykurovacie krivky, a monitorovanie vonkajšej teploty pre lepšiu ekvitermnú reguláciu.

Metóda prevádzkového energetického hodnotenia bola založená na posudzovaní účinnosti dvojrúrkového systému vykurovania s výškou miestností ≤ 4m, ktorá sa stanovila ako celková účinnosť závislá od regulácie systému. Vypočítané a namerané hodnoty po rekonštrukcii vykurovacieho systému sú uvedené v tab. 2.

Úspory energie v dôsledku rekonštrukcie
Na základe výpočtov ako aj meraní potreby energie na vykurovanie možno konštatovať, že posudzovaný bytový dom na Račianskej ulici v Bratislave dosiahol v dôsledku rekonštrukcie vykurovacieho systému takéto zníženie potreby tepla na vykurovanie:

Vypočítané hodnoty úspor energie na vykurovanie
η = 1 – (Q_{po rekonštrukcií}/Q_pôvodné)
η = (1 – (656 750,61/851 844,18)) × 100 (%)
η = 22,9 %

Merané hodnoty úspor energie na vykurovanie
η = 1 – (Q_{po rekonštrukcií}/Q_pôvodné)
η = (1 – (643 615/830 550)) × 100 (%)
η = 22 %

Úspory energie v dôsledku zateplenia stavebných konštrukcií
Následným výpočtom sa vopred (pred reálnym uskutočnením) stanovila spotreba energie na vykurovanie a zníženie nákladov na spotrebu tepla v dôsledku realizovaných ďalších energeticky úsporných opatrení:

• zateplením obvodového plášťa,
• zateplením strechy,
• zateplením stropu nad prenajímateľnými priestormi.
•  

Vypočítané hodnoty úspor energie na vykurovanie
η = 1 – (Q_{po zateplení}/Q_pôvodné)
η = (1 – (362 400,28/851 844,18)) × 100 (%)
η = 57,4 %

Vypočítané hodnoty po zateplení sú uvedené v tab. 3.

Treba však upozorniť na to, že vypočítaná úspora energie na vykurovanie po zateplení stavebných konštrukcií sa môže dosiahnuť len pri zabezpečení požadovaných parametrov súčiniteľa prechodu tepla (uvažované normové hodnoty súčiniteľov prechodu tepla pre rekonštruované objekty) a dodržaní hygienického kritéria výmeny vzduchu stanoveného vo výpočte a odstránení tepelných mostov všetkých zateplených konštrukcií. Po zateplení objektu treba vykurovací systém opäť prepočítať a vyregulovať na nové hodnoty tepelného príkonu. Ak sa vykurovací systém nevyreguluje, predpokladaná hodnota úspory energie na vykurovanie sa nedosiahne.

Záver
Na konkrétnom príklade bytového domu sa ukázala vypočítaná hodnota tepelných strát v systéme odovzdávania a distribúcie tepla a jej porovnanie s nameranými hodnotami. Výpočty sa vykonali podľa nových platných noriem, ktoré sa zaoberajú energetickou hospodárnosťou budov z hľadiska hodnotenia celkovej dodanej energie na vykurovanie. Výpočtom aj meraním hodnôt sa dokázal podiel vykurovacieho systému na potrebe energie v budove. Preukázalo sa tiež, že vykurovací systém je neoddeliteľnou súčasťou budovy, kde vzájomne na seba pôsobia  stavebné konštrukcie a systémy v budove, čo tvorí základ pri výpočtoch energetickej bilancie.

Ing. Rastislav Konkoľ
Foto: autor

Autor pôsobí na Katedre technických zariadení budov Stavebnej fakulty STU v Bratislave.

Literatúra
1. STN 73 0540 Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 1 – 4: Tepelná ochrana budov.
2. STN EN ISO 13790: 2005 – Tepelnotechnické vlastnosti budov. Výpočet potreby energie na vykurovanie.
3. EN 15316 Vykurovacie systémy v budovách. Metóda výpočtu energetických požiadaviek systému a účinnosti systému. Časť 1: Všeobecne.
4. EN 15316-2-1 Vykurovacie systémy v budovách. Metóda výpočtu energetických požiadaviek systému a účinností systému. Časť 2.1: Systémy odovzdávania tepla do vykurovaného priestoru.
5. EN 15316-2-3 Vykurovacie systémy v budovách. Metódy výpočtu energetických požiadaviek systému a účinností systému. Časť 2.3: Systémy distribúcie tepla.

Článok bol uverejnený v magazíne Správa budov.