Jednou z najdôležitejších úloh majiteľov a prevádzkovateľov tepelných rozvodov sústav centralizovaného zásobovania teplom (SCZT), je ich pravidelná – permanentná údržba prevádzky, aby bola v schopnom stave, a aby mohla prevádzkovať s maximálnou hospodárnosťou. Vzhľadom na vek a technický stav potrubných rozvodov (rozvody vybudované v 70. a 80. rokoch minulého storočia), často nastane nie iná možnosť ako situáciu riešiť celkovou výmenou potrubného rozvodu, a v niektorých prípadoch sa pôvodný 4 –rúrový systém nahradí 2-rúrovým systémom.

Aktuálne sa pripravujú a prebiehajú výmeny rozvodov SCZT v mnohých mestách. Keďže sa jedná o pomerne veľkú investíciu na minimálne 30 až 40 rokov, dôležité je dobre zvážiť všetky dostupné možnosti a sledovať problém nielen z pohľadu aktuálnej investície, ale aj z pohľadu celkových prevádzkových nákladov počas životnosti celej SCZT. Tu je možné získať nemalú úsporu prevádzkových nákladov vhodnou voľbou systému hlavne z ohľadu na izolačné vlastnosti nových systémov a prevádzkové parametre. Platí, že čím je väčšie maximálne možné zaťaženie systému, o to je vyššia 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 dlhšiu dobu k použitiu plastových predizolovaných potrubí. Prevádzkovatelia systémov aj projektanti oceňujú aktuálny trend pri výmene tepelnej siete TV používať plastové predizolované potrubia dodávané v kotúčoch. Pri tomto systéme, kde sa používajú kotúče dlhé aj niekoľko sto metrov, sa darí minimalizovať počet spojov. V praxi pri bežnom rozvode TV na sídlisku sú spoje iba v miestach odbočiek. Riešenia v predizolovaných oceľových potrubiach tieto výhody neposkytujú a je teda snaha o návrh siete TV v čo najdlhších návinoch.

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

Čo nám vie lepšie zabezpečiť bezpečnosť prevádzky ako dodržanie požadovaných parametrov? Základný návrhový parameter pre rozvody TV je najčastejšie maximálna prevádzková teplota T_p = 95 °C a max. prevádzkový tlak PN10. To znamená, že sa má jednať o potrubia, ktoré aj pri T_p = 95 °C majú tlakovú odolnosť PN10. Neznamená to, že by pri prevádzke mala v systéme cirkulovať teplonosná látka o teplote T_p = 95 °C, reálne skutočné prevádzkové parametre sú okolo T_p,s = 55 – 60 °C, pri hygienickom prehriatí okolo T_p,h,p = 70 – 80 °C. Maximálne tepelné zaťaženie potrubí ale hovorí viac o bezpečnosti. Čím väčšie je maximálne prípustné zaťaženie, o to bezpečnejší bude rozvod z dlhodobého hľadiska.

Mohlo by sa zdať, že pre rozvody TV postačuje použitie potrubí s maximálnou prevádzkovou teplotou do T_p = 95 °C a PN6 (SDR 11), ktoré pri teplote T_p,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 a tým sú aj odolnejšie a majú max. prevádzkovú teplotu p = 95 °C pri PN10. Ich vnútorná svetlosť je ale kvôli tomu nižšia. Pri potrubiach NRG FibreFlex je ale vnútorná svetlosť vyššia v porovnaní s potrubím PE-Xa SDR 7,4 a preto pri použití rovnakej nominálnej dimenzie sa znížia tlakové straty v potrubí, alebo je možné dopraviť viac teplej vody pri tých istých tlakových stratách.

Tab. 1 Vyčíslenie rozdielu v svetlosti potrubia SDR 7,4 a NRG FibreFlex, a pre PPR potrubia a NRG FibreFlex

Ideálnym riešením pre rozvody TV sa ukazuje potrubie NRG FibreFlex, ktoré je dodávané v kotúčoch v celom rozsahu dimenzií od d25 až do d160 a prevádzkové parametre sú: max. prevádzková teplota T_p = 95 °C a prevádzkový tlak PN10.

Ako si môžeme všimnúť, vnútorná svetlosť sa odlišuje pre každé potrubie. Je dôležité si uvedomiť, že aj keď máme napr. dimenziu d63, nie všetky potrubia majú tento rozmer vnútorného priemeru. Udáva len nominálny prierez potrubia, neudáva skutočný priemer.

Graf 1  Prierez potrubia pre rôzne druhy potrubia

Na grafe č.1 môžeme vidieť, že všetky potrubia majú nominálny vonkajší priemer 63mm, označujeme ich ako dimenziu d63, ale každé potrubie má inú hrúbku steny médionosnej rúrky. Každé potrubie je jedinečné a vždy je nutné si skontrolovať zadané charakteristiky potrubia. Tieto hodnoty potrubí nám ukazujú vnútornú svetlosť potrubí a teda aj množstvo možnej pretečenej teplonosnej látky a následne aj celkový tlak v potrubiach.

Je dôležité si vždy naštudovať projekt a pre správny návrh spraviť posúdenie, kde môžeme zhodnotiť či dané potrubie je vyhovujúce, alebo sú možnosti, kde môžeme vymeniť pôvodné potrubia.

Tab. 2 Vnútorná svetlosť potrubí pre plastové NRG FibreFlex potrubia a pre polypropylénové potrubia

V tabuľke č.2 sme uviedli vnútorné priemery- svetlosti pre dané potrubia. Ak by sme mali pôvodný projekt navrhnutý v PPR potrubiach, mohli by sme zoptimalizovať sieť tým, že by sme navrhli NRG FibreFlex potrubia o dimenziu menšiu 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 z PPR potrubí o dimenzie nižšie pri návrhu plastových predizolovaných potrubí NRG FibreFlex.

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

Dôležitý bezpečnostný aspekt je aj spôsob spájania potrubia. Použitím potrubí v kotúčoch sa síce počet spojov výrazne znižuje, stále tam ale sú. Podstatným cieľom je, aby boli tesné počas celej doby prevádzky. Potrubie NRG FibreFlex ponúka pre rozvody TV použitie nerezových lisovaných tvaroviek (viď obr. 1). Jedná sa o robustné riešenie, kde sa odbočky realizujú cez vyvýšené predizolované T-kusy. Takto nie je problém ani v stiesnených podmienkach pri výmene potrubí v existujúcich teplovodných betónových kanáloch a zachovaním pôvodnej trasy sa tak zjednodušuje príprava a realizácia stavby. Lisované predizolované systémové prvky nielenže zvyšujú bezpečnosť pri prevádzke, ale výrazne urýchľujú aj montážne práce.

Výhody NRG FibreFlex pri použití pre sústavy centralizovaného zásobovania teplom:

• Rozsah dimenzií d25 až d160 v kotúčoch.
• prevádzková teplota T_p = 95 °C / PN10, na vyžiadanie až T_p = 115 °C / PN16
• Minimálne tepelné straty, tepelná vodivosť – lambda len 0,021 W/mK.
• Systémové nerezové predizolované lisované tvarovky s násuvnou objímkou.
• Väčšia svetlosť potrubí oproti PE-Xa SDR 7,4, 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 oceli (viď obr. 2) sa otvárajú nové možnosti s použitím plastových flexibilných potrubí. Menšie dimenzie do DN100 je možné nahradiť efektívnym riešením.

Nejedná sa pritom iba o sekundárne a nízkoteplotné siete SCZT, kde sú trvalé teploty okolo T_p = 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 T_p =115 °C a PN10 alebo PN16.

Obr. 1 Predizolované lisované tvarovky

Obr. 2 Ukážka teplovodného kanála – dosluhujúce potrubie TV a cirkulácie a nové oceľové predizolované potrubie na hlavnej trase

Tomuto riešeniu sme už venovali samostatnej štúdii, kde sme prišli k možným prevádzkovým úsporám 26 až 36 % na tepelných stratách v potrubných rozvodoch. Toto nie sú zanedbateľné čísla a 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, ale pokiaľ zodpovedajú potrebám centrálneho zásobovania teplom, tak má zmysel ísť do realizácie tzv. hybridného systému (viď obr. 3), kde sa menšie dimenzie realizujú v plastovom predizolovanom potrubí a iba dimenzie DN125 a vyššie zostanú v oceľových predizolovaných potrubiach.

V tabuľke č. 3 je uvedené porovnanie tepelných strát plastových NRG FibreFlex Pro single potrubí oproti oceľovým predizolovaným potrubiam v izolačnej sérii 1 a 2. Pri oceľových predizolaných potrubiach počítame s tepelnou vodivosťou izolácie lambda 0,0258 W/mK a pri plastovom potrubí 0,021 W/mK. V tabuľke č. 4 je uvedené porovnanie tepelných strát plastových NRG FibreFlex Pro double potrubí oproti oceľovým predizolovaným potrubiam v izolačnej sérii 1 a 2.

Okrem toho sa pri takejto realizácii výrazne znižuje počet spojov, v rámci štúdie sme spočítali zníženie až 7násobne menej spojov. Opomenúť by sme nemali ani výrazné zvýšenie rýchlosti montáže, kde sa počíta aj vďaka menšiemu počtu spojov so štvor až päťnásobne kratšou dobou výstavby pri zhodnom počte montážnych pracovníkov.

Tab.3 Porovnanie tepelných strát na 1m potrubia pre oceľové predizolované potrubia sérií 1, 2 a plastové predizolované potrubia NRG FibreFlex Pro Plus – single verzia

Graf 2  Straty tepla na meter potrubia pre oceľové predizolované potrubia v sérií 1, 2 a plastové predizolované potrubia NRG FibreFlex Pro Plus – single verzia

Graf 3 Straty tepla na meter trasy pre oceľové predizolované potrubia sérií 1,2 a plastové predizolované potrubia NRG FibreFlex Pro Plus- double verzia

Tab. 4  Porovnanie tepelných strát na 1 m trasy pre oceľové predizolované potrubia sérií 1,2 a plastové predizolované potrubia NRG FibreFlex Pro Plus- double verzia

Obr. 3  Výhody hybridného systému

Text vznikol v spolupráci spoločnosti NRG flex, Katedry TZB SvF STU v Bratislave a prof. Ing. Jána Takácsa, PhD. aktualizácia a doplnenie Ing. Eva Švarcová