Výměna rozvodů v soustavách centralizovaného zásobování teplem

29. května 2020

Mezi nejdůležitější úkoly majitelů a provozovatelů tepelných rozvodů soustav centralizovaného zásobování teplem (SCZT) patří jejich pravidelná údržba s cílem permanentního zabezpečení provozuschopného stavu a maximálně hospodárný provoz.

Vzhledem k věku a technickému stavu rozvodů (byli vybudovány převážně v 70. a 80. letech minulého století) však často neexistuje jiná možnost, než řešit situaci celkovou výměnou potrubního rozvodu, přičemž v některých případech se původní čtyřtrubkový systém nahradí dvoutrubkovým systémem.

Aktuálně se připravují a probíhají výměny rozvodů SCZT v mnoha městech. Jelikož jde o poměrně velkou investici na minimálně 30 až 40 let, je důležité dobře zvážit všechny dostupné možnosti a sledovat problém nejen z pohledu aktuální investice, ale i z pohledu celkových provozních nákladů během životnosti celé SCZT. V rámci nich lze získat nemalou úsporu provozních nákladů vhodnou volbou systému, a to hlavně s ohledem na izolační vlastnosti nových systémů a provozní parametry. Platí, že čím je maximální možné zatížení systému větší, tím je vyšší i dlouhodobá bezpečnost provozu.

Tepelné rozvody na teplou vodu

Namísto původních potrubí teplé vody (TV) z pozinkované oceli a z jiných materiálů se při rekonstrukcích rozvodů přistupuje už delší dobu k použití plastových předizolovaných potrubí. Provozovatelé systémů i projektanti oceňují při výměně sítě TV aktuální trend používat plastová předizolovaná potrubí dodávaná v kotoučích. U tohoto systému, kde se používají kotouče dlouhé i několik stovek metrů, se daří minimalizovat počet spojů.

V praxi jsou tak u běžného rozvodu TV na sídlišti spoje pouze v místech odboček. Řešení využívající předizolované tyče tyto výhody neposkytuje, z čehož vyplývá snaha o návrh sítě TV v co nejdelších návinech. Volba potrubního systému rozvodu TV je přitom velmi důležitá, proto má smysl zamyslet se nad tím, co všechno se od zrekonstruovaného nebo nově vybudovaného tepelného rozvodu očekává. Mezi hlavní požadavky patří bezpečnost při provozu, nízké tepelné ztráty a nízké provozní náklady na čerpací práci.

Výhody NRG FibreFlex při použití v soustavách centralizovaného zásobování teplem:
• rozsah dimenzí d25 až d160 v kotoučích, • max. Provozní teplota θp = 95 °C/PN10, na vyžádání až θp = 115 °C/PN16,
• minimální tepelné ztráty, λ = 0,0210 W/(m . K),
• systémové předizolované lisované tvarovky z nerezavějící oceli s násuvnou objímkou,
• větší světlost potrubí oproti PE-Xa SDR 7,4, tím i vyšší přenosová kapacita,
• lepší ohybnost oproti PE-Xa SDR 7,4.

Co dokáže lépe zabezpečit bezpečnost provozu než dodržení požadovaných parametrů? Základními návrhovými parametry u rozvodů TV jsou nejčastěji maximální provozní teplota θ_p = 95 °C a max. provozní tlak PN10. To znamená, že má jít o potrubí, která mají i při θ_p = 95 °C tlakovou odolnost PN10. Neznamená to, že by při provozu měla v systému cirkulovat teplonosná látka s teplotou θ_p = 95 °C, reálné provozní parametry jsou kolem θ_p,s = 55 až 60 °C, při hygienickém přehřátí kolem θ_p,h,p = 70 až 80 °C. Maximální tepelné zatížení potrubí však hovoří více o bezpečnosti. Čím je maximální přípustné zatížení větší, tím bezpečnější bude rozvod z dlouhodobého hlediska.

Mohlo by se zdát, že u rozvodů TV postačuje použití potrubí s maximální provozní teplotou do θ_p = 95 °C a PN6 (SDR 11), které při teplotě θ_p,s = 55 °C splňují tlakovou třídu PN10. Je však otázkou, zda snížení bezpečnosti bude stát za aktuální investiční úsporu. Potrubí PE-Xa SDR 7,4 mají oproti SDR 11 větší tloušťku stěny, takže jsou i odolnější, a mají maximální provozní teplotu θ_p = 95 °C pri PN10. Jejich vnitřní světlost je však proto nižší.

U potrubí NRG FibreFlex je ale vnitřní světlost v porovnání s potrubím PE-Xa SDR 7,4 vyšší, proto se při použití stejné nominální dimenze sníží tlakové ztráty v potrubí, nebo lze dopravit víc teplé vody při stejných tlakových ztrátách.

Jako vhodné řešení u rozvodů TV se ukazuje potrubí NRG FibreFlex, které se dodává v kotoučích v celém rozsahu dimenzí od d25 až do d160, přičemž jeho provozní parametry jsou: max. provozní teplota θ_p = 95 °C a provozní tlak PN10. U aplikací, kde je potřebný vyšší maximální provozní tlak, lze použít potrubí NRG FibreFlex Pro, kde je maximální provozní teplota θ_p = 115 °C při provozním tlaku PN16. To otevírá možnosti aplikacím v kopcovitém terénu nebo u vyšších objektů.

Důležitý bezpečnostní aspekt představuje i způsob spojování potrubí. Použitím potrubí v kotoučích se sice počet spojů výrazně snižuje, stále tam však jsou, přičemž je podstatné, aby byly těsné během celého provozu. Potrubí NRG FibreFlex nabízí u rozvodů TV použití nerezavějících ocelových lisovaných tvarovek (obr. 1).

Jde o robustní řešení, u kterého se odbočky realizují přes vyvýšené předizolované T-kusy. Nevzniká tak problém ani ve stísněných podmínkách při výměně potrubí v existujících teplovodních betonových kanálech a zachováním původní trasy se zjednodušuje příprava a realizace stavby. Lisované předizolované systémové prvky nejenže zvyšují bezpečnost při provozu, ale také výrazně urychlují montážní práce.

Obr. 1 Předizolované lisované tvarovky |

Tepelné rozvody na vytápění

U rozvodů na vytápění, které se v minulosti realizovaly celé z oceli (obr. 2), se použitím plastových flexibilních potrubí otevírají nové možnosti. Menší dimenze do DN100 lze nahradit efektivním řešením a nejde přitom jen o sekundární a nízkoteplotní sítě SCZT, kde jsou trvalé teploty kolem θ_p = 80 °C a kde jsou vhodné standardní plastová předizolovaná potrubí s trubkou pro médium ze zesíťovaného polyetylenu PE-Xa. Hovoříme o sítích s provozní teplotou kolem 100 °C, s krátkodobým zatížením při provozní teplotě až do θ_p = 115 °C a PN10 nebo PN16.

Obr. 2 Ukázka teplovodního kanálu – dosluhující potrubí TV a cirkulace a nové ocelové předizolované potrubí na hlavní trase |

Tomuto řešení jsme se už věnovali v samostatné studii, kde jsme dospěli k možným provozním úsporám na tepelných ztrátách v potrubních rozvodech na úrovni 26 až 36 %. To nejsou zanedbatelná čísla, takže rozhodně má smysl zamyslet se nad tím při návrhu tepelné sítě SCZT. Tak, jako u potrubí pro TV, i při vytápění se dá vypracovat optimalizace i těsně před samotnou realizací.

Vždy je potřebné zvážit provozní parametry, pokud však odpovídají potřebám centralizovaného zásobování teplem, má smysl realizace tzv. hybridního systému (obr. 3, více v článku v TZB Haustechnik 4/2019), kde se menší dimenze realizují v plastovém předizolovaném potrubí a pouze dimenze DN125 a vyšší zůstanou v ocelových předizolovaných potrubích.

Obr. 3 Výhody hybridního systému: a) ohyby bez kolena, b) vynechání kompenzátoru, c) obcházení překážky, d) plynulý přechod do budovy |

V tab. 2 je uvedeno porovnání tepelných ztrát plastových NRG FibreFlex Pro single potrubí a ocelových předizolovaných potrubí v izolační sérii 1 a 2. U ocelových předizolovaných potrubí počítáme s tepelnou vodivostí izolace λ = 0,0258 W/(m . K) a u plastového potrubí s λ = 0,0210 W/ (m . K).

V tab. 3 je uvedeno porovnání tepelných ztrát plastových NRG FibreFlex Pro double potrubí a ocelových předizolovaných potrubí v izolační sérii 1 a 2.

Kromě toho se u takovéto realizace výrazně snižuje počet spojů – v rámci studie jsme spočítali až sedminásobně méně spojů. Opomenout bychom neměli ani výrazné zvýšení rychlosti montáže, kde se i díky menšímu počtu spojů počítá se čtyř- až pětinásobně kratší dobou výstavby při shodném počtu montážních pracovníků.

Pro rozvody vytápění se osvědčily hybridní sítě, což je kombinace plastových flexibilních potrubí v dimenzích do DN100 a ocelových tyčí pro dimenze DN125 a vyšší. Takto lze dosáhnout optimálního řešení s maximálním využitím moderních technologií. Detailním porovnáním tepelných ztrát mezi plastovým flexibilním potrubím NRG FibreFlex Pro a ocelovými předizolovanými tyčemi lze dosáhnout úspor u projektů přes 30%.

Při studii, která byla publikovaná ve vydání TZB HAUSTECHNIK 04/2019, na větším projektu se dosáhlo úspory v porovnání s ocelovými tyčemi se zesílenou izolací 26 až 36 %, což odpovídá roční úspoře tepla 2 052 až 2 862 GJ, a to celé při nezměněných investičních nákladech.

Obr. 4 Plastová předizolovaná potrubí se dodávají v kotoučích dlouhých i několik stovek metrů. |

Aktuálně zrealizovaný a dokončený projekt v Modre – Malé Hliny ukázal detailně možnosti a výhody realizace rozvodů ve flexibilním provedení. Za méně než 4 týdny se během března komplet zrealizovali ve čtyřtrubkovém systému pro 14 bytových domů z centrální plynové kotelny. Celkově se položilo více než 3 tisíce metrů potrubí bez nutnosti použít jediné koleno, všechny přechody byly realizovány poloměrem ohybu potrubí. Řešení bylo oproti alternativní realizaci v oceli více než čtyřikrát rychlejší, s úsporou při výkopových pracích.