NRG flex, s.r.o.
Rekonštrukcia rozvodov centralizovaného zásobovania teplom, pre ktorú sme pre investora spravili rôzne varianty optimalizácie, leží v zastavanom území mesta Hořovice v Stredočeskom kraji. Na tieto rozvody tepla sú napojené bytové objekty a objekty občianskej vybavenosti. Rozvody tepla budú uložené v svahoch s meniacou sa výškou do betónových kanálov a do voľného terénu.
Pre tepelné siete bola požadovaná mechanická odolnosť a stabilita potrubných rozvodov. Teplovodná sústava bola realizovaná ako štvorrúrková ÚK + TV (realizácia cca roku1990) a má byť upravená do dvojrúrky s výrobou TV priamo v objektoch.
Na trase sa nachádza 20 šácht, v ktorých sú umiestnené odbočky, uzatváracie a ostatné armatúry. Rozvodné potrubia sú na hranici technickej životnosti, potrubia a armatúry sú značne skorodované, v havarijnom stave. Tento stav tepelnej siete nezabezpečuje požadované parametre a taktiež má rozvodná sieť veľký únik tepelných strát na trase.
Zadanie
Pre vonkajšie rozvody tepla ústredného vykurovania sa požadovalo použiť nové predizolované potrubia. Prevádzkovateľ požaduje v maximálnej miere využiť plastové predizolované potrubia, ktoré najlepšie zodpovedajú jeho predstave o hospodárnosti a spoľahlivosti potrubnej siete.
V štúdii z roku 2020 bola uvažovaná aj možnosť použitia oceľových predizolovaných potrubí pre najväčšie dimenzie (ak by nebola možná alternatíva v plastovom predizolovanom potrubí).
Požadované parametre podľa pôvodnej projektovej dokumentácie:
Celková dĺžka trasy teplovodu: 980,5 m
Dimenzie teplovodu: DN 40 – DN 150
Celkový prenášaný výkon: 5 235 kW
Max. teplotný spád 80/53 °C
Prevádzkový teplotný spád 75/53 °C
Max. prevádzkový tlak 0,6 MPa
V kotolni sa má rozvod napojiť na existujúci rozdeľovač – zberač, rozvod sa delí na východnú a západnú vetvu. Maximálna tlaková strata pre každú z vetiev je požadovaná kvôli obmedzeniu čerpadiel na 1,5 bar, z toho je nutné počítať dispozičný tlak pre výmenníkové stanice min 35 kPa.
Postup optimalizácie
Prvotným návrhom riešeného projektu bolo podľa stanovených požiadaviek navrhnúť trasu tepelných rozvodov s plným požadovaným výkonom pre dané objekty (počítalo sa so 100 % súčasnosťou tepelného výkonu pre vykurovanie aj prípravu teplej vody). Pre vetvu západ s výkonom 2 759 kW a pre vetvu východ s výkonom 2 476 kW nám vyšla potrebná dimenzia d160/DA225. Celá trasa rozvodov bola navrhnutá do flexibilného predizolovaného plastového potrubia NRG FibreFlex, kde pre tento systém je maximálna prevádzková teplota 95 °C a prevádzkový tlak 10 bar.
Následne sme sa po konzultácií s investorom a prevádzkovateľom dohodli na úprave prenášaných výkonov pre zásobované objekty a zoptimalizovali ich tak, aby sme nezmenili požadované parametre tepelnej siete a komfort konečných odberateľov.
Úpravou zapojenia výmenníkových staníc a doplnením o väčšiu akumuláciu tepla s prioritou pre prípravu teplej vody, je možné redukovať maximálny prenášaný výkon pre každú z vetiev.
Po optimalizácii výmenníkových staníc sa v novom návrhu rozvodov uvažovalo s prenášaným výkonom 1470 kW na západnej, a 1250 kW na východnej vetve. Týmto sa znížili dimenzie potrubí na d140/DA202 na západnej a d125/DA202 na východnej vetve.
Posúdenie rozvodných systémov
Pre konečné posúdenie siete sme uvažovali s 3 finálnymi návrhmi riešeného projektu. Číselne sme porovnávali výhody a nevýhody kombinácií:
- hybridné riešenie – kombinácia oceľ a plast,
- projekt realizovaný celý v plaste,
- projekt realizovaný celý v oceli.
Hlavnými posudzovanými parametrami boli tepelné straty v rozvodoch, časový aspekt montáže a finančné hľadisko.
Tepelné straty v rozvodoch
V nasledujúcom porovnaní sme sa zamerali na rozdiely tepelných strát v posudzovaných rozvodoch. Čím nižšie tepelné straty v rozvodoch máme, tým menej tepla z teplonosnej látky uniká, a tým je zabezpečený požadovaný stav teploty na každom odbernom mieste. S menšími únikmi tepla do prostredia môžeme uvažovať s nižším environmentálnym zaťažením potreby tepla pre zdroj tepla.
V grafoch môžeme vidieť rozdiel straty tepla na meter trasy, kde sú uvedené double verzie predizolovaného plastového potrubia NRG FibreFlex (zdvojené potrubie v spoločnej izolácií) a oceľové predizolované potrubia NRG PREMIO.
Na ďalšom grafe sú zobrazené hodnoty straty tepla na meter potrubia pre potrubné plastové predizolované systémy NRG FibreFlex – single ( samostatná rúrka v izolácií) a potrubné oceľové predizolované systémy.
Môžeme skonštatovať, že plastové predizolované potrubia majú pre všetky dimenzie nižšie tepelné straty v potrubných rozvodoch oproti oceľovým predizolovaným potrubiam.
Graf 1 Straty tepla na meter trasy pre plastové potrubie NRG FibreFlex (Pro) single a pre oceľové potrubia v sérií 1, 2 – double verzia
Graf 2 Straty tepla na meter potrubia pre plastové potrubie NRG FibreFlex (Pro) single a pre oceľové potrubia v sérií 1, 2- single verzia
Plastové predizolované potrubia NRG FibreFlex
Tepelná strata plastového predizolovaného potrubia je 14,8 kW.
Oceľové predizolované potrubia NRG PREMIO
Tepelná strata oceľového predizolovaného potrubia je 27,5 kW, čo je viac o 12,7 kW.
Použitím plastových predizolovaných potrubí je možná úspora oproti oceľovým predizolovaným potrubiam v zosilnenej izolácii 37 %. Pri použití štandardnej izolácie na oceľovom potrubí dokonca úspora až 47 %.
Táto úspora predstavuje pri uvažovaní palivových nákladov na jeden gigajoul vyrobeného tepla cca 10 €, ročne 2 584, resp. 3 915 €.
Časový aspekt montáže
Hlavnými výhodami plastových predizolovaných systémov, ktoré nám šetria čas oproti montáži v oceli sú:
Výrazne menšia šírka výkopov v úsekoch, kde sa nebudú otvárať existujúce kanály. Dimenzie do 2xd90 majú šírku výkopu 40 – 50 cm. Dimenzie nad d110 šírka výkopu len 60 – 80 cm.
Výrazné zníženie množstva spojov na trase až o 86 %. Na trase flexibilného potrubia bude iba 5 spojok na trase a 45 spojov na T-kusoch. Počet spojov na trase pri použití flexibilného potrubia je 50, voči 362 spojom pri oceľových potrubiach, ktoré sú zvárané každých 12 metrov. Plastové predizolované potrubia sú dodávané navinuté na kotúčoch v súvislých dĺžkach.
Až štvornásobné zrýchlenie montáže vďaka lisovacím spojkám oproti zváraným spojom pri oceľovom potrubí.
Skrátenie času, kedy sú otvorené výkopy, zvýši bezpečnosť počas stavby a zníži náklady na zábory. Zrýchlenie montáže rovnako aj zredukuje nepohodlie obyvateľov pri výstavbe a pokládke prípojok pre bytové domy v rámci sídliska.
Plastové predizolované potrubia umožňujú flexibilné zmeny trasy pri obchádzaní prekážok, ktoré sa môžu vyskytnúť pri výkopových prácach napr. vzrastlé stromy. V prípade potreby je možné plastové predizolované potrubia vtiahnuť do existujúcich betónových kanálov cez montážne otvory, a tým eliminovať nutnosť prekopávať cesty a chodníky.
Finančné hľadisko
Pripravili sme porovnanie rozpočtov s tromi posudzovanými potrubnými systémami. Tu uvažujeme s celkovými nákladmi na materiál a montážou pre riešený projekt v každej variante potrubných rozvodov. V tabuľke finančné zhodnotenie môžeme vidieť celkové potrebné náklady na materiál a montáž.
- hybridné riešenie – kombinácia oceľ a plast,
- projekt realizovaný celý v plaste,
- projekt realizovaný celý v oceli.
Tab. 1 Finančné zhodnotenie systémov
Môžeme zhodnotiť, že odhadovaná rozpočtová cena za materiál a montáž je pre všetky tri alternatívy v jednej cenovej hladine vychádza približne narovnako. Ak sa pozeráme na projekt z pohľadu celkovej investície, tak sa ako jednoznačné ekonomické riešenie ukazuje použiť plastové predizolované potrubie a profitovať z úspor pri výkopových prácach ako aj následne pri prevádzke.
Záver
Posúdením všetkých dôležitých parametrov pri výmene starých rozvodov tepla vieme zhodnotiť najvhodnejšiu variantu pre konkrétnu rekonštrukciu daného projektu. Pri správnej optimalizácií vieme prispieť k požadovaným parametrom tepelnej siete s nízkymi tepelnými stratami, bez veľkého zásahu do prostredia, s kratšou časovou montážou.
Plastové predizolované potrubia vieme flexibilne ohnúť bez nutnosti použitia kolien. V miestach prechodu výkopu a kanálu nie je problém s vtiahnutím potrubia dovnútra kanála. Zúžením výkopov na 40 – 50 cm pri dvojrúrkach sa minimalizujú náklady a doba montáže.
Rekonštrukcia tepelných rozvodov v Hořovicích je dobrým príkladom projektu, kde sa ukazuje, že je veľmi dôležité pozerať sa naň nielen z pohľadu počiatočnej investície, ale aj z prevádzkového a ekonomického hľadiska. Pravdou je, že oceľové predizolované potrubie je rokmi overené, zaužívané riešenie a môže byť na prvý pohľad investične výhodnejšie. Pri podrobnejšom pohľade na celý projekt, ktorý nekončí pohľadom na cenu materiálu, ale zahrnie aj montáž, zemné práce a vo väčších mestách aj náklady na zábory. Tam, kde to prevádzkové parametre dovolia sa ukazuje použitie flexibilných plastových predizolovaných systémov ako jasná voľba. Okrem výhodnosti investície je bonusom aj dlhodobá úspora tepelných strát, a tým aj produkovaného CO2.
Na tomto konkrétnom projekte sme sa snažili poukázať aj na potrebu celkového pohľadu na posudzované projekty. Optimalizácia prebehla v niekoľkých krokoch
- posúdenie nutnosti prenášaných výkonov a ich súčasnosť
- úprava potreby tepla pre zabezpečenie prípravy teplej vody a dodávky tepla pre vykurovanie, zmenou veľkosti akumulačných nádob je možné znížiť momentálnu potrebu prenášaného výkonu
- kontrola návrhu a voľby predizolovaného potrubia ukázala výrazné úspory pri investícii aj prevádzke voľbou plastového flexibilného potrubia
Pri väčších projektoch sa ukazuje ako veľmi výhodné skombinovať materiály ocele a plastu do hybridného riešenia, najmä ak ideme do väčších dimenzií. Existuje niekoľko takto optimalizovaných rozvodov, kde sa zmenou do hybridného riešenia podarilo zrealizovať rozvody rýchlejšie, s menším vplyvom na okolie a hlavne efektívnejšie z prevádzkového hľadiska, ktoré je skutočnou investíciou do budúcnosti.
