Kilometry rozvodů silnostěnného ocelového potrubí v největším solárně termickém systému sušení čistírenských kalů na světě
Částečný pohled na hybridní elektrárnu Emscher se skleněnými halami na sušení čistírenských kalů v popředí. (foto: Viega)
V západoněmeckém Bottropu se v současné době staví solárně termický systém pro sušení čistírenských kalů, který patří mezi největší na světě. Takto náročný projekt vyžaduje nejenom důsledný inženýring potřebný k jeho realizaci, ale také detailní plánování všech stavebních prací po celou dobu výstavby.
Typickým příkladem je propojení mnoha stovek otopných okruhů ve 32 sušicích halách. Vzhledem k tomu, že haly jsou umístěny na nezpevněném podloží, musí tyto okruhy dlouhodobě odolávat značným tepelným, korozivním a také mechanickým vlivům. Proto bylo použito konvenční silnostěnné ocelové potrubí v dimenzích 1¼ až 4 palce (DN 32 až DN 100). Ovšem v kombinaci se spojkami systémů Megapress (⅜ až 2 palce) a Megapress S XL (2½ až 4 palce) od společnosti Viega, které jsou místo klasického svařování spojovány pokrokovým zalisováním.
Hlavním cílem je úspora energie
Čistírna odpadních vod v Bottropu je jednou z největších v Německu. Upravuje nejen odpadní vody produkované přibližně 5 miliony obyvatel z celého povodí řeky Emscher, ale čistí a eventuálně spaluje rovněž externí kaly, které jsou do čistírny přiváženy. Tento proces je nejenom složitý, ale také energeticky náročný. Aby bylo možné spálit 120 000 t kalů ročně ve dvou pecích v sousední teplárně při teplotě přibližně 450 °C, musí mít kaly definovaný obsah sušiny. Optimální je úroveň mezi 60–70 %. Dříve se toho dosahovalo přidáním přibližně 20 000 t černého uhlí během procesu spalování. Systém solárně termického sušení (STT), jako součást celkového balíčku hybridní elektrárny Emscher, má v budoucnu toto množství co nejvíce snížit a ulehčit tak životnímu prostředí a zároveň šetřit cenné zdroje.
Za tímto účelem se kaly z čistíren odpadních vod budou předsoušet ve 32 halách. Tyto haly, postavené jako skleníky, se nacházejí na zhruba 61 000 m2 nezpevněné půdy, na místě bývalých kalových rybníků. Ve skleněných halách se kal bude sušit přibližně 10 až 14 dní na přirozeném slunečním světle – a půjde tak příkladem z ekologického hlediska. Pokud nebude dostatek slunečního záření, otopné okruhy pod stropem haly dodají teplo z vlastní teplárny nebo ze čtyřstupňové kaskádové teplárny s tepelným výkonem 10 MW. Na rozměry instalace upozorňuje zejména jeden údaj. Při plném provozu sušicího systému se z čistírenských kalů ročně odpaří přibližně 100 000 m3 vody. Čistě aritmeticky se jedná o ekvivalent takového množství pitné vody, které denně spotřebuje celý Frankfurt nad Mohanem.
Spojovací systém Megapress dosahuje díky technice lisovaných spojů značných časových úspor při instalaci. (foto: Viega)
Některé haly na sušení čistírenských kalů, postavené jako skleníky, jsou dlouhé přes 160 m, v prostřední uličce dokonce přes 200 m. (foto: Viega)
Lehké haly v pohybu
„V takovém rozsahu je sušení čistírenských kalů ojedinělé, a to i ve srovnání se všemi předchozími aplikacemi, které dosahovaly maximálně 10 % potřebného výkonu,“ vysvětluje projektový manažer hlavního projektanta Norbert Schepers ze společnosti Emscher Wassertechnik GmbH. Při délce jedné haly více než 160 m vyvstává otázka, jak absorbovat značnou a de facto permanentní tepelnou roztažnost její lehké konstrukce, která je neustále přenášena i na instalované potrubí. Vnější atmosférické vlivy a mikroklima uvnitř haly navíc mohou způsobit, že tyto roztažnosti budou protichůdné nebo minimálně velmi rozdílné.
Proto bylo více než 12 km ocelového potrubí pospojováno pomocí systému Viega Megapress. Na dlouhých rovných úsecích byly použity dilatační kompenzátory nebo široké ohyby. Na každém vyústění hlavního rozvodného potrubí do jednotlivých hal a na připojení otopných okruhů pak flexibilní hadicové přípojky. Kromě výše zmíněných tepelných vlivů jsou totiž instalace namáhány také stavebně dynamickými pohyby lehkých konstrukcí hal. Pevné potrubní spoje by zde byly vystaveny nejextrémnějším zatížením. Pružné spoje však umožňují konstrukční oddělení, které kompenzuje všechny smykové pohyby.
Spojovací systém Megapress
Spojovací systém Megapress lze použít pro silnostěnné ocelové trubky v rozměrech od ⅜ do 2 palců. Ve velkých průmyslových instalacích se používá systém Megapress S XL v rozměrech 2½, 3 a 4 palce, typicky ve velkých chladicích, topných, sprinklerových systémech nebo systémech stlačeného vzduchu. Technika lisovaných spojů je až o 80 % rychlejší než běžné svařování, závitování nebo drážkování a lze ji použít i pro pozinkované nebo průmyslově lakované ocelové trubky. Na rozdíl od svařování lze touto technologií opravovat potrubí i v případě, že v něm ještě stále zůstává zbytková voda.
Flexibilní propojení otopných okruhů v halách a připojení k hlavnímu rozvodu slouží pro vyrovnání pohybů způsobených tepelnými a mechanickými vlivy. (foto: Viega)
Obrovská pevnost ocelových trubek a lisovaných spojů Megapress umožňuje uložení potrubí s minimem pevných bodů pod stropem haly. (foto: Viega)
Lisování je ekonomičtější než svařování
Generální dodavatel stavby IRB Industrie-Rohrbau GmbH z Rödinghausenu, který prováděl i instalační práce, je přesvědčen, že lisování spojů silnostěnných ocelových trubek za studena namísto jejich svařování přineslo další rozhodující výhodu, která přesahuje to, co se od potrubního systému obecně očekávalo. Zejména vzhledem k vysokému množství spojů a extrémnímu zatížení byl tento přístup mnohem ekonomičtější, říká vedoucí konstrukce IRB Michael Puckrandt: „V závislosti na jmenovité šířce potrubí strávíme na každém spojovaném spoji až o 80 % méně času než při běžném svařování. Navzdory vyšším materiálovým nákladům je tak technologie lisovaných spojů velmi výhodnou alternativou.“
A jak reaguje zákazník, zvláště u tak neobvyklého projektu, když nemá žádné zkušenosti, o které by se mohl opřít? Mistr instalatér Puckrandt říká: „Zpočátku každý zákazník očekává výsledek, který si objednal. Nezáleží na tom, zda je tohoto výsledku dosaženo svařováním nebo lisováním. Zejména v tomto případě jsme si však předem v úzké konzultaci se všemi zúčastněnými, včetně společnosti Viega jako dodavatele spojovacího systému, ověřili, jak se budou v tomto instalačním prostředí chovat například spoje z nelegované oceli 1.0308 s vnější galvanickou povrchovou úpravou zinkem a niklem nebo zda zalisovaný spoj spolehlivě vydrží někdy nadprůměrné až enormní mechanické zatížení.“ Výsledek je více než přesvědčivý, protože kromě robustních materiálových vlastností jsou lisované spoje spolehlivě těsné i na ocelových trubkách s povrchovou úpravou podle AGI Q151, a to při poměrně malém množství přípravných a dokončovacích prací. „A rovněž v drsných podmínkách,“ zdůrazňuje Michael Puckrandt: „Protože na spoje v hlavním potrubí stále působí extrémně vysoké síly. Přesto i zde a při měnících se vnějších vlivech systém Megapress dosud nezklamal.“
Pro generálního dodavatele z německého regionu Vestfálsko se tak prostředí instalace, které je v provozních podmínkách stejně výjimečné jako náročné, stává referenčním objektem. Ten v konečném důsledku dokazuje, že výkonnost zručného a kvalifikovaného svářeče lze hravě překonat dokonce pomocí nákladově efektivnější, a i bezpečnější technologie, jakou je lisování spojů, říká Michael Puckrandt a podotýká: „Pro nás je to hmatatelný krok k udržitelné budoucnosti, protože problém kvalifikované pracovní síly je pro odvětví instalace potrubí akutní již nyní. Dobré a zkušené svářeče je stále obtížnější najít.“
Další informace naleznete na adresách:
https://www.viega.cz/prumysl
https://www.bottrop.de/wohnen-stadtquartier-verkehr
https://www.irb-rohrbau.de
Společnost Viega s téměř 5000 zaměstnanci po celém světě patří k předním výrobcům instalační techniky v oblasti sanity a vytápění. Na trvalém úspěchu firmy se pracuje v deseti světových lokalitách. Výroba je soustředěna do čtyř výrobních závodů v Německu.