Distribúcia teplej vody v bytových budovách pri neprerušovanej prevádzke

Podľa štatistických údajov z roku 2001 je na Slovensku najviac používaná centralizovaná príprava TV mimo budovy (tabuľka 1).

Spôsob prípravy TV	Počet bytov	Podiel (%)
Centralizovaná príprava TV mimo budovy	639 911	38,4
Ústredná príprava TV v byte	250 976	15,1
Príprava TV v byte elektrickým ohrievačom vody	358 039	21,5
Príprava TV v byte plynovým ohrievačom vody	159 028	9,5
Bez prípravy TV	112 603	6,8
Iný nezistený	144 979	8,7

Tabuľka 1: Príprava TV v bytoch na Slovensku

Na sídlisku v meste Košice je teplá voda pripravovaná prevažne vo výmenníkových staniciach odkiaľ je dopravovaná do bytových budov. V bytovej budove je merané len množstvo spotrebovanej TV. Množstvo tepla spotrebovaného v súvislosti s odoberanou teplou vodou v budove nie je merané. Nakoľko cena spotrebovaného tepla za odoberanú TV je stanovená jednotne, prerušovaním prevádzky TV sa užívateľovi znižuje len komfort. Z toho dôvodu prerušovanie prevádzky osobitne v jednotlivých bytových budovách nemá význam, lebo usporené teplo je rozpočítané aj na všetky okolité zásobované budovy.

Vzhľadom na skutočnosť, že systém s ústrednou prípravou teplej vody v zásobníkovom ohrievači vody na plynné palivo je podľa analýzy technicky a ekonomicky optimálnych systémov distribúcie teplej vody v bytových budovách pri neprerušovanej prevádzke najvýhodnejší, je v nasledujúcej kapitole analyzovaný tento systém aj s prerušovanou prevádzkou.

Distribučný systém s ústrednou prípravou teplej vody v zásobníkovom ohrievači vody na plynné palivo pri prerušovanej prevádzke

Podľa analýzy procesov výmeny tepla pri prerušenej prevádzke je teoreticky možné uvažovať so znížením nákladov na prevádzku distribučného systému prerušovaním dodávky TV najmä v nočných hodinách, kedy nedochádza k jej odberu. Prerušenie dodávky TV je posúdené aj z technicko - ekonomického hľadiska.

Pri prerušení cirkulácie teplá voda chladne. Po ukončení prerušenia cirkulácie je potrebné dodať do systému teplo. Výsledné hodnoty vypočítanej mernej potreby tepla potrebnej na dohrievanie TV v rúre po chladnutí sú uvedené v tabuľke 2 a v grafe na obrázku 1.

svetlosť rúry DN (mm)	Merná potreba tepla (kJ/m) potrebná po prerušení cirkulácie TV na dobu
	1.hod (kJ/m)	2.hod (kJ/m)	3.hod (kJ/m)	4.hod (kJ/m)	5.hod (kJ/m)	6.hod (kJ/m)	7.hod (kJ/m)	8.hod (kJ/m)
15	22,05	34,00	40,48	44,00	45,89	46,93	47,50	47,79
20	27,51	45,09	56,31	63,48	68,05	70,98	72,85	74,05
25	29,57	51,83	68,61	81,25	90,77	97,96	103,34	107,44
32	35,86	64,93	88,53	107,70	123,18	135,79	146,03	154,32

Tabuľka 2: Merná potreba tepla potrebná na ohrev vody po prerušení prevádzky

Obrázok 1: Merná potreba tepla potrebná na dohrievanie TV v rúre po chladnutí

Ušetrená merná a pomerná potreba tepla je uvedená v tabuľkách 3 a 4. Grafické znázornenie úspor je na obrázkoch 2 a 3.

svetlosť rúry DN (mm)	Merná potreba tepla (kJ/m) ušetrená prerušením cirkulácie TV na dobu
	1.hod (kJ/m)	2.hod (kJ/m)	3.hod (kJ/m)	4.hod (kJ/m)	5.hod (kJ/m)	6.hod (kJ/m)	7.hod (kJ/m)	8.hod (kJ/m)
15	6,97	24,03	46,57	72,06	99,19	127,17	155,61	184,34
20	6,15	22,23	44,67	71,16	100,25	130,98	162,77	195,23
25	3,87	15,06	31,72	52,53	76,45	102,70	130,77	160,11
32	3,24	13,26	28,76	48,68	72,30	98,79	127,64	158,45

Tabuľka 3: Merná potreba tepla ušetrená prerušením prevádzky

Obrázok 2: Merná potreba tepla ušetrená prerušením prevádzky distribučného systému TV (kJ/m)

svetlosť rúry DN (mm)	Pomerná potreba tepla ušetrená prerušením cirkulácie TV na dobu
	1.hod (%/m)	2.hod (%/m)	3.hod (%/m)	4.hod (%/m)	5.hod (%/m)	6.hod (%/m)	7.hod (%/m)	8.hod (%/m)
15	24,01	41,41	53,50	62,09	68,37	73,04	76,61	79,41
20	18,27	33,02	44,24	52,85	59,57	64,85	69,08	72,50
25	11,58	22,51	31,62	39,26	45,72	51,18	55,86	59,84
32	8,28	16,96	24,52	31,13	36,99	42,11	46,64	50,66

Tabuľka 4: Pomerná potreba tepla ušetrená prerušením prevádzky

Obrázok 3: Pomerná potreba tepla ušetrená prerušením prevádzky distribučného systému TV (%/m)

Predmetom analýzy sú distribučné systémy v bytových domoch s počtom bytov 1 až 16. Distribučný systém je charakterizovaný nasledovne: TV je pripravovaná v zásobníkovom ohrievači na plynné palivo inštalovanom na začiatku distribučného rozvodu TV v objekte a TV je distribuovaná rozvodným potrubím do jednotlivých bytov k odbernému miestu. Udržiavanie predpísanej teploty TV je zabezpečené cirkuláciou TV a jej opätovným dohrevom v ohrievači vody. Udržiavanie predpísanej teploty TV je prerušované na 3, 4, 5 a 6 hodín.

Okrajové podmienky spracované pri návrhu distribučného systému sú nasledovné:

• teplota TV na začiatku distribučného systému je 55°C,
• teplota TV pri najvzdialenejšom odbernom mieste je 50°C,
• teplota okolia rúr je navrhnutá 20°C,
• tepelná vodivosť tepelnej izolácie λ = 0,04 W/(m.K),
• materiál potrubného rozvodu - oceľové závitové pozinkované rúry,
• spotreba TV na 1 obyvateľa je 17,28 m³ za rok,
• v jednom byte je uvažované s bývaním 3. osôb,
• v jednom byte je nainštalované 1 umývadlo, 1 drez a 1 vaňa

Pre jednotlivé posudzované distribučné systémy v bytových budovách s počtom bytov 1 až 16 bola vypočítaná pre každú bytovú budovu:

• predpokladaná spotreba teplej vody,
• množstvo tepla, ktoré sa šíri z distribučného rozvodu do okolia,
• objem zásobníkového ohrievača vody podľa STN 06 0320 [2].
• množstvo tepla potrebné na ohrev vody podľa [2],
• množstvo tepla, ktoré sa šíri z povrchu zásobníkového ohrievača vody,
• spotreba energie (resp. plynu) na výrobu tepla,
• investičné náklady,
• prevádzkové náklady podľa - Energetický audit budov 3,
• náklady na vodu a energie (podľa platných cenníkov VSE, SPP a VS-KE)
• celkové náklady na prevádzku distribučného systému.

Náklady na vodu a energiu boli vypočítané podľa aktuálnych cenových relácií dodávateľov VSE, SPP a Vodárenskej spoločnosti v roku 2005. Investičné náklady sú počítané podľa aktuálneho cenníka materiálov a prác v roku2005.

Teoreticky je možné uvažovať so znížením nákladov na prevádzku distribučného systému prerušovaním dodávky TV v nočných hodinách, kedy nedochádza k jej odberu. Pri prerušení cirkulácie teplá voda chladne. Po ukončení prerušenia cirkulácie je potrebné dodať do systému teplo.

Na obrázku 4 je graficky zdokumentovaná merná potreba tepla potrebná na ohrev TV v rúre pri neprerušovanej a prerušovanej prevádzke distribučného rozvodu TV.

Obrázok 4: Merná potreba tepla potrebná na ohrev TV v distribučnom rozvode pri neprerušovanej a prerušovanej prevádzke

Na obrázku 5 je znázornená spotreba tepla v závislosti na počte bytov pri neprerušovanej a prerušovanej prevádzke distribučného systému s ústrednou prípravou TV (UPTV-PL).

Obrázok 5: Spotreba tepla v závislosti na počte bytov pri neprerušovanej a prerušovanej prevádzke distribučného systému UPTV-PL

Obrázok 6: Pomerná úspora tepla v distribučnom rozvode TV (%) v závislosti na počte bytov pri prerušovanej prevádzke distribučného systému (UPTV-PL)

Na obrázku 6 je znázornený priebeh pomernej úspory tepla v distribučnom rozvode TV (%) spôsobenej prerušením prevádzky distribučného rozvodu od 3. do 6. hodín v závislosti na počte bytov.

Na obrázku 7 je znázornený priebeh pomernej celkovej úspory tepla (%) spôsobenej prerušením prevádzky distribučného rozvodu od 3. do 6. hodín v závislosti na počte bytov.

Obrázok 7: Celkové ušetrené teplo (%) v závislosti na počte bytov pri prerušovanej prevádzke distribučného systému (UPTV-PL)

Obrázok 8: Pomerné celkové ušetrené náklady (%) v závislosti na počte bytov pri prerušovanej prevádzke distribučného systému (UPTV-PL)

Záver

Z uvedenej analýzy vyplýva, že pomerná úspora tepla prerušením prevádzky je väčšia pri dlhšom prerušení prevádzky a zároveň pri menšom počte bytov v bytovej budove. Z praktických dôvodov nebol uvažovaný dlhší čas prerušenia prevádzky ako 6 hodín, aby nedošlo k zníženiu komfortu bývania. Celkové usporené náklady (obrázok 8) pri prerušení prevádzky sú približne 0,33% až 1,44%.

Aj keď sa nám javí pri prerušovaní prevádzky úspora tepla v distribučných rozvodoch TV pomerne vysoká hlavne pri 6 hodinovej prerušenej prevádzke (až 17%), celková úspora tepla distribučného systému, ktorý zahŕňa aj prípravu TV je podstatne nižšia - pri 6 hodinovej prerušenej prevádzke je úspora približne 2,2%. Celkové usporené náklady pri prerušení prevádzky sú maximálne cca 1,44%, čo v prepočte pri cenách z mesiaca jún 2005 činí cca 130 Sk/1byt.rok.

Literatúra

[1] STN 73 6655 - Výpočet vnútorných vodovodov
[2] ČSN 06 0320 - Ohrievanie úžitkovej vody
[3] DAHLSVEEN T., PETRÁŠ D.: Energetický audit budov, Jaga group, s.r.o., Bratislava 2005
[4] KALAŠ Juraj a kol.: Technicko - ekonomická analýza prípravy a distribúcie teplej úžitkovej vody pre bytovú sféru a možnosti jej optimalizácie, Stavebná fakulta, TU Košice, KTZB, Košice, 2000
[5] KALAŠ Juraj, KAPALO Peter: Analýza efektívnosti realizácie decentralizovanej prípravy teplej úžitkovej vody v okruhu odovzdávacej stanice OST541, Stavebná fakulta, TU Košice, KTZB, Košice, 2002
[6] KAPALO Peter: Výskum nestacionárnych procesov v systémoch distribúcie teplej vody za účelom zníženia energetickej náročnosti, Dizertačná práca, Stavebná fakulta, TU Košice, KTZB, Košice, 2005