Z konference Vykurovanie 2018 – část 4.

15. února pokračovala 26. mezinárodní vědecko-odborná konference VYKUROVANIE 2018 pořádaná Slovenskou společností pro techniku prostředí čtvrtým předposledním dnem. Hlavním tématem dne byla Automatizácia vo vykurovaní rozdělaná do sekcí Meranie a rozpočítavanie tepla, Regulácia a riadenie vykurovacích sústav a Hydraulické vyregulovanie vykurovacích sústav. Dále jsou uvedeny některé vybrané informace z přednášek s cílem zachytit trendy, nejde o komplexní přehled.

V energetické náročnosti udělalo Slovensko od roku 2001 velký pokrok. Podle dostupných statistik z původě 21 místa předběhlo Slovensko sousední státy jako Maďarsko i Českou republiku a dostalo se na sedmé místo v EU. Evropský cíl pro rok 2030 je stanoven na 30 % oproti referenčnímu roku. Evropský cíl není pro národní cíle závazný, ale předpokládá se jeho dobrovolné přijetí.

Pro konverzní faktor elektrické energie používaný při hodnocení energetické náročnosti budov navrhl Evropský parlament používat komplexní výpočet podle energetického mixu jednotlivých států z údajů za poslední tři roky.

V oblasti informací je zásadní podpora k zavádění měření a informací spotřebitelů tak, aby byli co nejvíce zainteresováni na úsporném chování. Podmínkou je ekonomická oprávněnost zavádění měření, což se týká především relativně malých odběrů tepla, chladu v bytech. Rozpočet podle plochy jen v případě, pokud chybí individuální údaje.

Údaje o spotřebě mají být spotřebitelům co nejvíce dostupné, kde ideálem je trvalá dostupnost v on-line úložišti dat.

Konečné rozhodnutí Evropského parlamentu v těchto věcech by mělo být ohlášeno letos.

Obr. Sekci měření a rozúčtování tepla zahájila přednáška o vývoji energetické legislativy

Pro budoucnost CZT a decentralizace a případného přechodu na objektové kotelny v Bratislavě mohou být významné výsledky analýzy, o které informoval Ing. Miroslav Verčimák, ZSVB na Slovensku. „Z analýzy 53 domových kotolní na celom území Bratislavy vyplýva, že priemerné celkové náklady na výrobu 1 MWh tepla v týchto kotolniach sú 61,98 Eur. V porovnaní s priemernou celkovou cenou tepla zo SCZT na dotknutých územiach (celkom 6 dodávateľov) v sume 104,9 Eur/MWh, je to menej o 40,91 %... Zaujímavé je poznanie, že samotná priemerná výška variabilných nákladov v cene tepla zo SCZT (65,99 Eur/MWh) je vyššia ako celkové priemerné náklady na výrobu 1 MWh tepla v DK (domová kotolňa) (61,98 Eur/MWh).“ Pro správné porozumění uvedeným údajům je nutné se seznámit s postupem výpočtu ceny podle slovenských předpisů.

Jozef Buzaši, Stavebné bytové družstvo Banská Bystrica, hovořil o opatřeních vedoucích ke snížení nákladů na dodávku teplé vody pro koncového spotřebitele. Přednášku zakončil slovy: „Už niekoľko rokov si v našom bytovom družstve vedieme „ligový rebríček merných spotrieb tepla potrebného na prípravu teplej vody. Zo všetkých sledovaných 207 bytových domov za rok 2017 víťazný dom „ligy“ dosiahol mernú spotrebu tepla 53,1924 kWh/m³, pričom na poslednom mieste skončil bytový dom s mernou spotrebou 122,8029 kWh/m³.“

Odečítání spotřeby tepla nemá význam jen pro rozpočítávání nákladů, ale pokud to měřiče umožňují, tak jsou zdrojem důležitých informací pro řízení chodu otopných soustav. K tomu nestačí odečítání údajů jednou za rok, měsíc, týden, ale minimálně několikrát během hodiny. Z těchto údajů lze odhalit nejen poruchy zařízení, ale i jejich místo, a také predikovat budoucí spotřebu tepla na základě historie chování statisticky významného počtu spotřebitelů a podle ní optimalizovat chod zdrojů tepla, předávacích stanic atp. Bez takových údajů nelze dosáhnout maximální efektivity, účinnosti. Pro dodavatele tepla je přínosem znalost aktuálního chování spotřebitele a zajištění plateb za teplo bez konfliktů, které způsobují odečty po velmi dlouhých obdobích.

Mohutnou datovou základnu, která takto vzniká, je třeba chránit v souladu se směrnicí o GDPR.

V současnosti je k dispozici více systémů měření, často kombinujících bezdrátové a sběrnicové komunikace.

Zkušenosti firmy Techem potvrzují, že značná část tepla se do bytů dostává z potrubních rozvodů tepla. Zejména v přechodných obdobích, kdy jsou otopná tělesa většinou vyřazena z provozu termostatickými ventily.

Víceletá pozorování ukazují, že stavebně podobné domy po zateplení a zaregulování ve spojení s měřením se dostávají postupně na podobnou měrnou spotřebu tepla na m2. Měření spotřeby tepla ji pomáhá udržet tepla na minimální úrovni.

Ukázkou, jak lze a jak je rovněž nutné pracovat s daty sbíranými z měřičů tepla, je oblast spravovaná společností SLOVNAFT, a.s. zahrnující jak výrobní areál s technologiemi, tak oblast bytů. Nejde jen o sběr dat, jejich zpracování, ale i ověřování jejich správnosti. Je nutné mít nastavené alarmy, které sledují anomálie a na ty upozorňují.

Variabilnost reportů usnadňuje zpracování výstupů pro úřady, kontrolní orgány aj.

K dispozici je webportál, kde si každý odběratel může prohlédnou historii své spotřeby a podle ní ovlivňovat své chování.

Průmysl 4.0, to je téma dne. Pokud se podíváme na výrobky, i budovy, tak na jedné straně vzniká jejich digitální dvojče, tedy návrh obsahující veškeré informace nejen z hlediska funkce, ale i použitých materiálů, energií atd., a na druhé straně je reálný výrobek. Do výroby vstupují materiály a po skončení životnosti z něj zase vystoupí a  je nutné se s nimi naučit efektivně zacházet.

Digitální svět je příležitost, jak mnohem efektivněji řešit problémy zásobování teplem. Otevírají se možnosti pro uplatnění umělé inteligence.

Okamžitý výpočet účinnosti využití energií dává důležité signály pro řízení výroby tepla. Ovšem daný údaj musí být správně využit. Velmi důležité je to při přípravě teplé vody v čtyř trubkových systémech CZT. V těchto systémech se velmi mění účinnost v závislosti na odběrech a vhodné řízení umožní snížit spotřebu. Případně dovést k rozhodnutí, kdy a jak systém změnit.

Ukládání dat pouze u provozovatelů se ukazuje jako překonané, a tento trend podporuje i legislativa. Přechází se na on-line cloudy, které jsou trvale dostupné.

Kombinace plynového kotle a tepelných solárních kolektorů nebo tepelné čerpadlo a tepelný solární kolektor a špičkový plynový kotel pro bytový dům? Legislativa vyžaduje využití OZE, takže uvedená řešení se nabízí. Ing. Mária Kurčová, Ph.D., zpracovala „Porovnanie úspory paliva je pre vykurovací systém kombinovaný (vykurovacie telesá 70/55 °C a podlahové vykurovanie 45/35 °C) s celkovým tepelným príkonom 400 kW a pre prípravu teplej vody pre 60 bytov (140 osôb) zásobníkovým ohrievačom 1000 l (doba ohrevu 5 h denne pre teplote vykurovacej vody 70 °C a teplej vody 60 °C) s tepelným príkonom špirály 120 kW.“

Analýza byla provedena pro různá solární pokrytí přípravy teplé vody a vyčísleny možné úspory plynu nebo elektřiny. Pokud však není vhodně navržený systém z pohledu výkonů, toho, co ovlivňuje jeho efektivitu, tak ani nejlepší řídicí systém nepomůže.

Doporučení k řízení provozu zplyňovacího kotle na biomasu uvedl Ing. Bohumil Slodičák, Siprin s.r.o. Instalací moderního zplyňovacího kotle s akumulačním zásobníkem proces nekončí. Základní schéma začíná kotlem s kotlovým okruhem, který přes od teploty řízený trojcestný ventil navazuje na akumulační zásobník a na něj opět přes trojcestný směšovací ventil řízený od teploty je napojen okruh vytápění. Uživatel se musí naučit s takovým zařízením pracovat.

„Základný program je postavený na snímaní teploty výstupu splyňovacieho kotla a spiatočky akumulačného zásobníka, kedy ak teplota výstupu z kotla presiahne spiatočku o 10 °C a zároveň je nad 60°C, tak takýto stav je považovaný, že horí v kotle a spustí sa protikorózne (obehové) čerpadlo. Za informáciu o ukončení horenia sa považuje, ak rozdiel teplôt medzi výstupom a spiatočkou je pod 4   °C. V prípade prekročenia teploty výstupu kotla nad teplotu 95   °C, tak je táto teplota považovaná za havarijnú čo vyvolá spustenie UK a odvod horúcej vody do vykurovacích telies, tým sa zabezpečí schladenie vykurovacieho systému na kotlovej strane… Bolo zistené, že riadenie splyňovacieho kotla v rodinnom dome nie je úplné jednoduché, nakoľko zapínací algoritmus horenia kotla, vykazuje nasledovné nedostatky a to, že nespoľahlivo vypovedá o horení kotla… Dôsledok takto zle detekovaného stavu, je že kotol schladzuje akumulačný zásobník, čo je maximálne nepriaznivý stav. Ďalší problém sa zistil pri detekovaní havarijnej teploty 95   °C, nakoľko sa vychádzalo, že akumulačný zásobník nemôže mať vyššiu teplotu ako výstup z kotla, tak sa vyhodnocuje len na výstupe z kotla.“

„Ako základ je potrebné presné určovanie horenia kotla, pričom jako cesta sa zvolí informácia od ventilátora, ktorý je riadený termostaticky, a to na základe snímača umiestneného priamo v dymovode, čo sa považuje za najpresnejšiu informáciu, či reálne kotol horí, alebo nie. Pri probléme riešenia havarijnej teploty z kotla, sa musí vyberať maximum z teplôt výstupu z kotla a akumulačného zásobníka.“

K pilířům moderní techniky vytápění patří i regulační armatury, úprava vody a čerpadla. Čerpadlová novinka Wilo Stratos Maxo umí konstantní průtok, řídí oběhový průtok a udržuje tlakový přínos, řídí průtok i tlakový přínos, čerpadlo může být řízeno od teploty vody, diference teplot, od požadované teploty v místnosti, případně od jiného parametru, který si uživatel zvolí. Není smyslem, aby čerpadlo bylo vybaveno všemi možnostmi komunikace pro spojení s nadřazenými systémy. Bylo by zbytečně drahé a pravděpodobně by neumělo komunikovat, pokud by byl navržen zcela nový systém komunikace. Proto je výhodnější používat moduly interface vyvinuté pro zvolený druh komunikace.

Moderní čerpadlo „myslí“ autonomně, ale s ohledem na návaznosti vyplývající z informací dodávaných z nadřazeného systému. Například umí zareagovat na poruchový stav jiného prvku v soustavě, přejde do vhodného režimu a po opravě se vrátí do potřebného režimu. Informace o této činnosti čerpadla může být rovněž využita v řídicím systému.

Přednáška Experimentálne merania tlakových pomerov vo výškovom objekte, Ing. István Derzsi, doc. Ing. Ján Takács, PhD., Stavebná fakulta STU Bratislava, informovala o rozdílech mezi předpokládaným stavem v objektu a praxí. Konkrétně se jednalo o 23 podlažní objekt Stavební fakulty v Bratislavě, kde je v provozu systém stropního vytápění crittal s nízkoteplotním vytápěním a vysokoteplotním chlazením s nuceným oběhem teplonosné látky. Zajímavostí je, že systém pochází z roku 1964 s původním ocelovým potrubím DN15 a stále je funkční. Detailní analýzou, včetně ověření drsnosti vnitřního povrchu potrubí po jeho proplachu, byly určeny provozní parametry a z nich odvozovány nové otopné křivky pro každou samostatně vytápěnou zónu, které odpovídají novému stavu budovy po modernizaci fasády v roce 2011.

„Dodané tepelné toky sa výrazne líšia od potrebných. Na jednotlivých podlažiach nie sú osadené vyvažovacie armatúry, následkom toho prietoky v jednotlivých okruhoch na typických podlažiach s prirastajúcou výškou klesajú. Správnymi nastaveniami vyvažovacích ventilov sa zabezpečí potrebné zásobovanie stúpacích potrubí. V starých systémoch má výrazný vplyv aj opotrebovanie materiálu potrubných rozvodov, výsledky meraní a výpočtov preukázali značné znečistenie pôvodných oceľových potrubí.“

Bezvýkopové technologie podpovrchového pokládání teplovodních potrubí umí reagovat na různé překážky, například jiná potrubí, kabelové trasy aj. Lze realizovat úseky i delší než 100 metrů v jednom celku. Zkrácení času montáže může být i na 30 % s výrazním snížením nákladů, výjimkou není polovina.

O možnostech, které nabízí moderně řešené armatury pro hydraulické vyregulování centrálních rozvodů tepla hovořil Ing. Kamil Mičušík, HERZ spol. s r.o. Například lze použít přímé uzavírací ventily, uzavírací a regulační klapky, manuální vyvažovací ventily, automatické vyvažovací ventily, regulátory tlakové diference, regulátory průtoku a řídicí dvou i třícestné ventily.

Že neodborná montáž primárních rozvodů tepla z předizolovaného potrubí může mít za následek hrubé chyby, ukázal E. Mucha, ECONS ENERGY a.s. Nejčastější chybou je špatně provedená tlaková zkouška, když potrubí není ve výkopu zatížené zeminou. Motivem tohoto postupu je snaha instalační firmy si ověřit, zda například měněná část potrubí s vloženou odbočkou je napojena těsně. Při tlakové zkoušce, kdy pohybu potrubí neklade odpor zemina, často dochází k prodloužení potrubí, jeho pohybu a může vzniknou nežádoucí ohyb vedoucí až k poškození potrubí, spojky aj.

Co je to chytrá regulace? V oblasti vytápění a chlazení, které jsou založeny na přenosu energie v teplonosné kapalině, je nejvhodnější plynulá regulace. Regulace průtoku v rozsahu 4 až 50 % odpovídá regulaci výkonu v rozsahu 10 až 80 %. Zde je vidět nepoměr, který v případě použití jednoduchých armatur způsobuje problémy. K tomu se přičítá závislost charakteristiky armatury na tlakové diferenci. Řešením je použití tlakově nezávislých armatur. „Kombinácia tlakovo nezávislých ventilov a nových digitálne konfigurovateľných pohonov ponúka nie len perfektnú hydronickú reguláciu za všetkých prevádzkových podmienok, ale aj mnoho možností nastavení parametrov, diagnostiku chýb a záznamy o prevádzke. Vďaka novým pohonom sa otvárajú nové cesty pre návrh systémov merania a regulácie a doslova sa tak naplňuje slovo „chytrá regulácia“.

Tvar potrubí se spojkou po hlavní tlakové zkoušce bez zasypání potrubí vykazuje nežádoucí tvarovou změnu. Negativní projev nastane i u kompenzátorů teplotní délkové roztažnosti potrubí (Zdroj: Sborník ke konferenci Vykurovanie 2018)

Žádná konference se neobejde bez organizačního týmu, bez množství práce předem, potom a samozřejmě i registrace účastníků.

Ing. Juraj Šmelík, THERMO-ECO-ENGINEERING, s.r.o., upozornil na nutnost změn v otopné soustavě v souvislosti se zateplením obkektu: „Existujú principiálne tri možnosti, ako znížiť výkon vykurovacej sústavy:

1. Zmenšiť plochu vykurovacích telies = vymeniť pôvodné radiátory, dimenzované na nezateplený stav, za radiátory dimenzované na zateplený stav. Nové radiátory budú mať približne polovičnú veľkosť oproti pôvodným. Táto možnosť zvyčajne nie je využívaná, pretože existujú iné možnosti ako znížiť výkon existujúcich „veľkých“ radiátorov.
2. Znížiť teplotu vykurovacej vody – nastaviť inú vykurovaciu krivku. Táto možnosť je využiteľná pre domy s vlastným zdrojom tepla, domovou kotolňou, domovou OST, alebo v prípade spoločného zdroja tepla musí byť dom vybavený domovou regulačnou stanicou.
3. Ak nie je použitá žiadna z predchádzajúcich možností, poslednou možnosťou je znížiť prietok vykurovacej vody.“ „… keď dom je zásobovaný teplom na vykurovanie zo společného tepelného zdroja, s centrálnou reguláciou teploty vykurovacej vody pre všetky zásobované domy, zateplené aj nezateplené. To znamená, že nastavená vykurovacia krivka zodpovedá potrebám nezateplených domov. V takýchto domoch musí byť uplatnená možnosť 2 = vybudovať domovú regulačnú stanicu, alebo možnosť 3 = znížiť prietok vykurovacej vody...

Zníženie prietoku o 50% znamená zníženie výkonu o nepatrných 15%. Ak chceme znížiť výkon o jednu tretinu, prietok musíme znížiť o dve tretiny. Ak chceme znížiť výkon o polovicu, prietok musíme znížiť o viac ako tri štvrtiny východiskového stavu pred zateplením.“

Je zřejmé, že rozhodnutí o snížení průtoku souvisí se zásadními změnami tlakových poměrů v soustavě jak na stoupačkách, tak tělesech a ke spolehlivému provozu je nutné pozměnit armatury a osadit nové, které se při snížených průtocích a změněných tlacích budou pohybovat v rámci svých regulačních charakteristik.

Toto může být typický příklad nesprávného řešení: „Projektant sa vysporiadal so znížením výkonu elegantne – na papieri. Zvolil si iné výpočtové teplotné parametre, nižšiu teplotu vykurovacej vody, znížil aj úbytok teploty. Výsledný prietok: vyšší ako pred zateplením! Vôbec ho netrápilo, že dom je pripojený na spoločný zdroj tepla, spolu s nezateplenými domami, a na pätu domu nenavrhol žiadne zariadenie na zníženie teploty vykurovacej vody.“

Pozn. red.: Je na zvážení, zda místo nutnosti přepočítávat průtoky a instalovat nové armatury není příznivější směšováním nebo oddělením dodavatelského okruhu od okruhu domu přes výměník snížit teplotu otopné vody a tedy přenášený výkon, aniž by k tomu bylo nutné výrazně snižovat průtoky v objektu. Ovšem i tato varianta vyžaduje ověření stávajícího stavu, přesné výpočty a hydralické vyvážení.