Nejnavštěvovanější odborný portál
pro stavebnictví a technická zařízení budov
TZB studio
zobrazit program

Optimalizace rozvodů tepelného hospodářství ve třech krocích

Rekonstrukce rozvodů centralizovaného zásobování teplem, kvůli níž jsme pro investora zpracovali různé varianty optimalizace, se nachází v zastavěném území města Hořovice ve Středočeském kraji. Na tyto rozvody tepla jsou napojeny obytné budovy a objekty občanské vybavenosti. Rozvody tepla budou vedeny ve svazích s různou výškou v betonových kanálech a ve volném terénu.

U tepelných sítí byla požadována mechanická odolnost a stabilita potrubí. Teplovodní soustava byla realizována jako čtyřtrubková ÚV + TV (realizace cca 1990) a má být upravena na dvoutrubkovou s přípravou TV přímo v budovách.

Na celé trase se nachází 20 šachet, ve kterých jsou umístěny odbočky a také uzavírací a další armatury. Rozvody se již ocitly na hranici své technické životnosti, potrubí i armatury jsou silně zkorodované a v havarijním stavu. Tento stav tepelné sítě nezajišťuje požadované parametry a na trase distribuční sítě dochází k velkým únikům a tepelným ztrátám.

Zadání

Pro venkovní rozvody ústředního vytápění bylo nutno použít nové předizolované potrubí. Provozovatel požaduje v maximální možné míře použití plastových předizolovaných trubek, které nejlépe odpovídají jeho představě o hospodárnosti a spolehlivosti potrubní sítě.

Ve studii z roku 2020 byla rovněž zvažována možnost použití ocelových předizolovaných trubek pro největší rozměry (pro případ, že by nebylo možné použít plastové předizolované trubky).

Požadované parametry podle původní projektové dokumentace:

Celková délka trasy teplovodu: 980,5 m
Dimenze teplovodu: DN 40 – DN 150
Celkový přenášený výkon: 5 235 kW
Max. teplotní spád: 80/53 °C
Provozní teplotní spád: 75/53 °C

V kotelně se rozvod napojí na stávající rozdělovač – sběrač, rozvod se rozdělí na východní a západní větev. Z důvodu omezení čerpadel na 1,5 baru je požadován maximální tlakový spád pro každou větev, z čehož je třeba vypočítat dispoziční tlak pro rozvodny min. 35 kPa.




Postup optimalizace

V úvodním návrhu projektu byla navržena trasa rozvodů tepla s plným požadovaným výkonem pro objekty dle zadaných požadavků (předpokládalo se, že tepelný výkon pro vytápění i přípravu teplé vody bude 100 %). Pro západní větev s výkonem 2 759 kW a pro východní větev s výkonem 2 476 kW jsme dospěli k požadované dimenzi d160/DA225. Celá trasa potrubí byla navržena z flexibilního předizolovaného plastového potrubí NRG FibreFlex, přičemž maximální provozní teplota tohoto systému činí 95 °C a provozní tlak 10 bar.

Po konzultaci s investorem a provozovatelem jsme se následně dohodli na úpravě převáděných výkonů pro dodávané objekty a optimalizovali je tak, aby se nezměnily požadované parametry tepelné sítě a pohodlí koncových zákazníků.

Úpravou zapojení výměníků tepla a přidáním dalšího zásobníku tepla s prioritou pro přípravu teplé vody lze snížit maximální přenášený výkon pro každou větev.

Po optimalizaci výměníkových stanic se v novém návrhu rozvodů uvažovalo s přenosovou kapacitou 1 470 kW na západní větvi a 1 250 kW na východní větvi. Tím se dimenze potrubí snížily na d140/DA202 na západní větvi a d125/DA202 na východní větvi.

Zhodnocení rozvodních systémů

Při závěrečném hodnocení sítě jsme zvažovali 3 konečné návrhy řešeného projektu. Číselně jsme porovnali výhody a nevýhody jednotlivých kombinací:

  • hybridní řešení – kombinace oceli a plastu,
  • projekt realizovaný výhradně v plastu,
  • projekt realizovaný výhradně v oceli.

Hlavními zvažovanými parametry byly tepelné ztráty v potrubí, časové hledisko instalace a finanční hledisko.

Tepelné ztráty v rozvodech

V porovnání jsme se zaměřili na rozdíly tepelných ztrát v hodnocených rozvodech. Čím nižší jsou tepelné ztráty v rozvodech, tím méně tepla uniká z teplonosné látky, a tím lépe je zajištěn požadovaný teplotní stav v každém místě odběru vzorků. Při nižším úniku tepla do okolí můžeme počítat s nižšími dopady potřeby tepla na životní prostředí pro daný zdroj tepla.

Graf 1. Tepelné ztráty na metr trasy pro plastové potrubí NRG FibreFlex (Pro) singl a pro ocelové potrubí v sérii 1, 2 – double verze
Graf 1. Tepelné ztráty na metr trasy pro plastové potrubí NRG FibreFlex (Pro) singl a pro ocelové potrubí v sérii 1, 2 – double verze
Graf 2. Tepelné ztráty na metr potrubí pro plastové potrubí NRG FibreFlex (Pro)singl a pro ocelové potrubí v sérii 1, 2 – singl verze
Graf 2. Tepelné ztráty na metr potrubí pro plastové potrubí NRG FibreFlex (Pro)singl a pro ocelové potrubí v sérii 1, 2 – singl verze

V grafu 1 je vidět rozdíl v tepelných ztrátách na metr trasy, kde jsou znázorněny double verze předizolovaného plastového potrubí NRG FibreFlex (dvojité potrubí ve společné izolaci) a předizolovaného ocelového potrubí NRG PREMIO.

V grafu 2 jsou znázorněny tepelné ztráty na metr potrubí pro předizolované plastové potrubní systémy NRG FibreFlex – singl (jedna trubka v izolaci) a pro předizolované ocelové potrubní systémy.

Lze konstatovat, že plastové předizolované potrubí má ve srovnání s ocelovým předizolovaným potrubím nižší tepelné ztráty v potrubním systému pro všechny dimenze.

Plastové předizolované potrubí NRG FibreFlex:

Tepelná ztráta plastového předizolovaného potrubí dosahuje 14,8 kW.

Ocelové předizolované potrubí NRG PREMIO:

Tepelná ztráta ocelového předizolovaného potrubí dosahuje 27,5 kW, což je o 12,7 kW více


Použitím plastových předizolovaných trubek lze dosáhnout úspory 37 % ve srovnání s ocelovými předizolovanými trubkami v zesílené izolaci. Při použití standardní izolace na ocelovém potrubí dosahuje úspora až 47 %.

Tato úspora představuje při zohlednění nákladů na palivo na 1 gigajoule vyrobeného tepla přibližně 250 Kč, ročně 66 tisíc, resp. 100 tisíc Kč.

Časový aspekt montáže

Hlavní výhody plastových předizolovaných systémů, které nám šetří čas ve srovnání s ocelovou instalací, jsou:


Výrazně menší šířka výkopu v úsecích, kde nebudou otevřeny stávající kanály.

Dimenze do 2 × d90 mají šířku výkopu 40–50 cm. Dimenze nad d110 mají šířku výkopu pouze 60–80 cm.


Výrazné snížení množství spojů na trase až o 86 %

Na trase flexibilního potrubí bude pouze 5 spojů a na T-kusu 45 spojů. Počet spojů na trasu při použití flexibilního potrubí dosahuje 50 ve srovnání s 362 spoji u ocelového potrubí, které se svařuje každých 12 metrů. Plastové předizolované trubky se dodávají navinuté na cívkách v souvislých délkách.


Až čtyřikrát rychlejší instalace díky lisovaným spojkám ve srovnání se svařovanými spoji pro ocelové trubky. Zkrácení doby, kdy jsou výkopy otevřené, zvyšuje bezpečnost při stavbě a snižuje náklady na výkopy. Rychlejší instalace také snižuje nepohodlí obyvatel během výstavby a instalace přípojek pro bytové domy v rámci sídliště.


Plastové předizolované trubky umožňují flexibilně provádět změny trasy, abyste se vyhnuli překážkám, na které můžete narazit při výkopových pracích, např. vzrostlým stromům. V případě potřeby lze plastové předizolované trubky protáhnout montážními otvory do stávajících betonových kanálů, čímž odpadá nutnost rozkopávat silnice a chodníky.

Finanční hledisko

Připravili jsme srovnání rozpočtů se třemi uvažovanými potrubními systémy. Počítáme zde s celkovými náklady na materiál a instalaci pro uvažovaný projekt v každé variantě potrubí. V tabulce finančního hodnocení se zobrazují celkové náklady na materiál a instalaci.

  • hybridní řešení – kombinace oceli a plastu,
  • projekt realizovaný výhradně z plastu,
  • projekt realizovaný výhradně z oceli
materiál + montáž cena za výkopy celkem investice spoje na trase tepelné ztráty
(mil. Kč) (mil. Kč) (mil. Kč) (ks) (kW)
plast 4,4–4,8 7,6–9,2 12–14 50 14,8
hybrid 5,2–5,4 12,8–14,6 18–20 316 21,4
ocel 4,3–5,8 13,7–14,2 18–20 362 27,5

Tab. 1 Finanční hodnocení systémů

Lze počítat s tím, že odhadované rozpočtové náklady na materiál a instalaci jsou u všech tří alternativ v přibližně stejné cenové hladině. Pokud se na projekt podíváme z hlediska celkové investice, jeví se jako jednoznačné ekonomické řešení použít plastové předizolované potrubí a využít úspory při výkopových pracích i následném provozu.

Závěr

Posouzením všech důležitých parametrů při výměně starých rozvodů tepla můžeme vyhodnotit nejvhodnější variantu pro konkrétní projekt rekonstrukce. Správnou optimalizací můžeme přispět k požadovaným parametrům tepelné sítě s nízkými tepelnými ztrátami, bez větších zásahů do prostředí, s kratší dobou instalace.

Plastové předizolované trubky můžeme flexibilně ohýbat bez nutnosti použití kolen. V místech křížení výkopu a kanálu nedochází k problémům s protažením potrubí uvnitř kanálu. Zúžením výkopů na 40–50 cm pro dvoutrubku se minimalizují náklady a doba instalace.

Rekonstrukce rozvodů tepla v Hořovicích je dobrým příkladem projektu, na kterém se ukazuje, že je velmi důležité dívat se na něj nejen z hlediska počáteční investice, ale také z provozního a ekonomického hlediska. Pravdou je, že předizolované ocelové potrubí je léty prověřené a osvědčené řešení a na první pohled může být investičně výhodnější. Bližší pohled na celý projekt, který nekončí pohledem na cenu materiálu, ale zahrnuje také instalaci, zemní práce a ve větších městech i náklady na plochu. Tam, kde to provozní parametry umožňují, se použití pružných plastových předizolovaných systémů ukazuje jako jasná volba. Kromě výhod investice jsou bonusem dlouhodobé úspory tepelných ztrát, a tím i emisí CO2.

U tohoto konkrétního projektu jsme se také snažili zdůraznit potřebu celkového pohledu na zvažované projekty. Optimalizace probíhala v několika krocích

  • posouzení potřeby převáděného výkonu a jeho souběžnosti,
  • regulace potřeby tepla pro přípravu teplé vody a dodávku tepla pro vytápění, změnou velikosti akumulačních nádob je možné snížit okamžitou potřebu přenášeného výkonu,
  • revize návrhu a výběru předizolovaného potrubí ukázala, že volba plastového flexibilního potrubí přináší významné úspory investic a provozu.

U větších projektů se ukazuje jako velmi výhodné kombinovat materiály ocel a plast v rámci hybridního řešení, zejména v případě větších rozměrů. Existuje několik takto optimalizovaných rozvodů, kde přechod na hybridní řešení umožnil zrychlení realizace rozvodů, menší dopad na okolí a především vyšší efektivitu z provozního hlediska, což je skutečná investice do budoucna.

Obr 1. Výhody hybridního systému
Obr 1. Výhody hybridního systému

NRG flex, s.r.o.
logo NRG flex, s.r.o.

NRG flex s.r.o. patří mezi největší prodejce předizolovaných potrubních systémů v České republice a na Slovensku. Od roku 2010 přináší společnost NRG flex na trh inovativní řešení v rámci přenosu tepla - ne nadarmo se řídí heslem „Energie proudí přes ...