Výměna rozvodů pro soustavy centralizovaného zásobování teplem

Jednou z nejdůležitějších úloh majitelů a provozovatelů tepelných rozvodů centralizovaného zásobování teplem (CZT) je jejich pravidelné a permanentní udržování v provozuschopném stavu, a provozování s maximální úsporností.

Vzhledem k jejich stáří a technickému stavu (rozvody vybudované v 70. a 80. letech minulého století), často není jiná možnost, jak situaci řešit než celkovou výměnou potrubního rozvodu, a v některých případech je původní čtyřtrubkový systém nahrazen dvoutrubkovým systémem.

Aktuálně se připravují a probíhají výměny rozvodů CZT v mnoha městech. Jelikož se jedná 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 také z pohledu celkových provozních nákladů během životnosti celého CZT. Zde je možné získat nemalou úsporu provozních nákladů vhodnou volbou systému hlavně s ohledem na izolační vlastnosti nových systémů a jejich provozní parametry. Platí, že čím je větší maximální možné zatížení systému, o to je vyšší dlouho­dobá bezpečnost provozu.

Tepelné rozvody na teplou vodu

Namísto původního potrubí teplé vody (TV) z pozinkované oceli a jiných materiálů se při rekonstrukcích rozvodů přistupuje již delší dobu k použití plastového předizolovaného potrubí. Provozovatelé systémů i projektanti oceňují aktuální trend u výměny tepelné sítě TV: používání plastového předizolovaného potrubí dodávaného v rolích. Při tomto systému, kde se používají kotouče dlouhé i několik set metrů, se daří minimalizovat počet spojů. V praxi při běžném rozvodu TV na sídlišti jsou spoje pouze v místech odboček. Řešení v předizolovaných trubkách tyto výhody neposkytuje, a je tedy snaha navrhnout sítě TV v co nejdelších návinech.

Volba potrubního systému rozvodu TV je velmi důležitá, a proto má smysl se zamyslet nad tím, co všechno od zrekonstruovaného, nebo nově vybudovaného, tepelného rozvodu očekáváme. Je to hlavně bezpečnost při provozu, nízké tepelné ztráty a nízké provozní náklady na čerpací práci.

Co nám umí lépe zajistit bezpečnost provozu jako dodržení požadovaných parametrů? Základní návrhový parametr pro rozvody TV je nejčastěji maximální provozní teplota q_p = 95 °C a maximální provozní tlak PN10. To znamená, že se má jednat o potrubí, které i při q_p = 95 °C má tlakovou odolnost PN10. Neznamená to, že by při provozu měla v systému cirkulovat teplonosná látka o teplotě q_p = 95 °C, reálné skutečné provozní parametry jsou kolem q_p,s = 55–60 °C, při hygienickém přehřátí kolem q_p,h,p = 70–80 °C. Maximální tepelné zatížení potrubí ale vypovídá více o bezpečnosti. Čím větší je maximální přípustné zatížení, o to bezpečnější bude rozvod z dlouhodobého hlediska.

Mohlo by se zdát, že pro rozvody TV postačuje použití potrubí s maximální provozní teplotou do q_p = 95 °C a PN6 (SDR 11), které při teplotě q_p,s = 55 °C splňuje tlakovou třídu PN10. Je ale otázkou, zda snížení bezpečí bude stát za aktuální investiční úsporu.

Potrubí PE-Xa SDR 7,4 má proti SDR 11 větší tloušťku stěny a tím je také odolnější a má maximální provozní teplotu q_p = 95 °C při PN10. Jeho vnitřní světlost je ale kvůli tomu nižší. U potrubí NRG FibreFlex je ale vnitřní světlost vyšší ve srovnání s potrubím PE-Xa SDR 7,4, a proto se při použití stejné nominální dimenze sníží tlakové ztráty v potrubí, nebo je možné dopravit více TV při stejných tlakových ztrátách.

Ideálním řešením pro rozvody TV se ukazuje potrubí NRG FibreFlex, které je dodáváno v kotoučích v celém rozsahu dimenzí od d25 až do d160 a provozní parametry jsou: maximální provozní teplota q_p = 95 °C a provozní tlak PN10.

Pro aplikace, kde je potřebný vyšší maximální provozní tlak je možné použít potrubí NRG FibreFlex Pro, kde je maximální provozní teplota q_p = 115 °C při provozním tlaku PN16. To otevírá možnosti pro aplikace v kopcovitém terénu nebo u vyšších objektů.

Důležitým bezpečnostním aspektem je také způsob spojování potrubí. Použitím potrubí v kotoučích se sice počet spojů výrazně snižuje, ale stále tam jsou. Podstatným cílem je, aby byly těsné po celou dobu provozu. Potrubí NRG FibreFlex nabízí pro rozvody TV použití nerezových lisovaných tvarovek (viz obr. 1). Jedná se o robustní řešení, kde se odbočky realizují přes vyvýšené předizolované T-kusy. Při výměně potrubí v existujících teplovodních betonových kanálech tak není problém ani ve stísněných podmínkách a zachováním původní trasy se zjednodušuje příprava a realizace stavby. Lisované předizolované systémové prvky nejenže zvyšují bezpečnost při provozu, ale výrazně urychlují i montážní práce.

Výhody NRG FibreFlex při použití pro CZT:

• Rozsah dimenzí d25 až d160 v kotoučích.
• Max. provozní teplota q_p = 95 °C / PN10, na vyžádání až q_p = 115 °C / PN16.
• Minimální tepelné ztráty, l jen 0,0210 W·m^–1·K^–1.
• Systémové nerezové předizolované lisované tvarovky s násuvnou objímkou.
• Větší světlost potrubí oproti PE-Xa SDR 7,4, tím i vyšší přenosová kapacita.
• Lepší ohebnost oproti PE-Xa SDR 7,4.

Tepelné rozvody na vytápění

U rozvodů na vytápění – VYK, které se v minulosti realizovaly celé v oceli (viz obr. 2) se otevírají nové možnosti s použitím plastových flexibilních potrubí. Menší dimenze do DN100 lze nahradit efektivním řešením.

Nejedná se přitom pouze o sekundární a nízkoteplotní sítě CZT, kde jsou trvalé teploty kolem q_p = 80 °C, na které je vhodné standardní plastové předizolované potrubí s trubkou pro médium ze zesítěného poly­etylenu PE-Xa. Mluvíme o sítích s provozní teplotou okolo 100 °C, s krátkodobým zatížením s provozní teplotou až do q_p = 115 °C a PN10 nebo PN16.

Tomuto řešení jsme již věnovali samostatnou studii, ve které jsme dosáhli možných provozních úspor 26 až 36 % na tepelných ztrátách v potrubních rozvodech. To nejsou zanedbatelná čísla a má smysl se nad nimi při návrhu tepelné sítě CZT zamyslet. Tak jako u definice potrubí pro TV se dá i pro vytápění vypracovat optimalizace těsně před samotnou realizací. Vždy je třeba zvážit provozní parametry, ale pokud odpovídají potřebám CZT, má smysl zvolit realizaci tzv. hybridního systému (viz obr. 3), kde se menší dimenze realizují v plastovém předizolovaném potrubí a pouze dimenze DN125 a vyšší zůstanou v ocelovém předizolovaném potrubí.

V tab. 2 je uvedeno srovnání tepelných ztrát plastových NRG FibreFlex Pro single potrubí a ocelového předizolovaného potrubí v izolační sérii 1 a 2. U ocelového předizolovaného potrubí počítáme s tepelnou vodivostí izolace l 0,0258 W·m^–1·K^–1 a u plastového potrubí 0,0210 W·m^–1·K^–1.

V tab. 3 je uvedeno srovnání tepelných ztrát plastového potrubí NRG FibreFlex Pro double a ocelového předizolovaného potrubí v izolační sérii 1 a 2.

Kromě toho se při takové realizaci výrazně snižuje počet spojů – v rámci studie jsme spočítali až sedminásobné snížení spojů. Opomenout bychom neměli ani výrazné zvýšení rychlosti montáže, kdy se počítá, i díky menšímu počtu spojů, se čtyř až pětinásobně kratší dobou výstavby při shodném počtu montážních pracovníků.

Text vznikl ve spolupráci společnosti NRG flex, Katedry TZB SvF STU v Bratislavě a prof. Ing. Ján Takácse, PhD.