Spolupráca pri zabezpečení hydraulicko-teplotného vyváženia (2. časť)
Pri poruchách cirkulácie nestačí vykonať opatrenia len v objekte, kde sa porucha najviac prejavuje, ale nevyhnutne aj v rozvodnej sústave medzi zdrojom teplej vody a týmto objektom. Dodávateľ tepla má pri zabezpečení funkčnosti cirkulačnej sústavy kľúčové postavenie. Bez spoluúčasti dodávateľa tepla, resp. bez vykonania opatrení na zariadeniach dodávateľa tepla, nie je možné vykonať hydronické vyváženie v objekte spotreby, resp. garantovať funkčnosť sústavy. Avšak len v spolupráci so všetkými odberateľmi teplej vody v okruhu tepelného zdroja sa dajú vykonať také opatrenia a dosiahnuť taký stav, aby vo všetkých stúpačkách vo všetkých objektoch bola udržiavaná rovnaká teplota teplej vody.
Samozrejme, povinnosti má aj odberateľ TV, vlastník budovy odoberajúcej teplú vodu z centrálneho zdroja. Zákon č. 657/2004 Z. z., v znení zákona č. 99/2007 Z. z., stanovuje: „Dodávateľ, ktorý rozpočítava množstvo tepla dodaného v teplej úžitkovej vode konečnému spotrebiteľovi, alebo odberateľ, ktorý rozpočítava množstvo tepla dodaného v teplej úžitkovej vode konečnému spotrebiteľovi (správca objektu), je povinný dodržiavať určenú teplotu teplej úžitkovej vody u konečného spotrebiteľa (na výtoku v byte)“. Zákon č. 476/2008 Z. z. ukladá: „Vlastník veľkej budovy s centrálnou prípravou teplej vody je povinný zabezpečiť a udržiavať hydraulicky vyregulované rozvody teplej vody“.
Vo vyhláškach sa píše len o teplotách. Avšak na udržiavanie požadovanej teploty je nevyhnutne potrebný dostatočný cirkulačný prietok. Ak dodávateľ tepla nezabezpečuje na päte objektu dostatočný cirkulačný prietok, vyváženie vnútorných cirkulačných rozvodov nepomôže zabezpečiť požadovanú teplotu. Na druhej strane, ak je cirkulačný prietok na päte dostatočný, ale vnútorné rozvody sú nedostatočne vyvážené, v mieste spotreby môže teplota vody opäť klesať.
Dôležité je posúdiť, či je príčina nedostatočnej funkčnosti cirkulácie na strane dodávateľa alebo odberateľa tepla. Možno to porovnať so situáciou pri hydraulickom vyvažovaní (vyregulovaní) vykurovacích sústav. Na stanovenie potrebných tlakových a prietokových parametrov pre objekt stačí poznať vlastnosti vykurovacej sústavy a tepelný príkon objektu. Ak sú v sústave zaradené viaceré rovnaké objekty, ich pripojovacie parametre sú porovnateľné, a to bez ohľadu na skutočnosť, či je objekt v blízkosti tepelného zdroja alebo v koncovej časti sústavy. Úbytok teploty vykurovacej vody medzi zdrojom a objektmi je nízky a spravidla je možné ho zanedbať. Dominantným parametrom na určenie požadovaného prietoku je tepelný príkon objektu.
Hydraulicko-teplotné vyváženie cirkulačných sústav teplej vody je zložitejšie. V každom objekte je iný rozdiel medzi teplotou TV na jeho päte a požadovanou udržiavanou teplotou. Čím nižšia je teplota na päte objektu, tým vyšší cirkulačný prietok je potrebný na udržiavanie požadovanej teploty. Stanoviť požadovaný cirkulačný prietok objektom len na základe vlastností jeho vnútornej rozvodnej sústavy TV nie je možné, pretože dominantný parameter – úbytok teploty medzi zdrojom a objektom v čase minimálnej spotreby teplej vody – je závislý od cirkulačných prietokov v ostatných objektoch.
Rozvodná sústava TV je jedným funkčným celkom (bez ohľadu na vlastnícke vzťahy k jej častiam). Jednotlivé časti sa navzájom ovplyvňujú, a preto je nutné pri určení cirkulačných prietokov zohľadniť ich vzájomné pôsobenie. Bez toho nemožno udržiavať rovnakú teplotu TV vo všetkých jej častiach, resp. garantovať udržiavanú teplotu TV. V prípade spracovania čiastkových projektov viacerými projektantmi nemožno vymedziť ich zodpovednosť za nedostatky v rôznych častiach sústavy. Je veľmi zložité, ba často nemožné riešiť podiel zodpovednosti za nedostatočnú teplotu TV pri čiastkovej a nekoordinovanej realizácii vyváženia na úrovni dodávateľa tepla a na úrovni jednotlivých objektov.
Zabezpečenie rovnakej teploty v celej rozvodnej sústave musí mať jedného garanta, projektanta, ktorý stanoví úlohy jednotlivých subjektov pri zabezpečení rovnakej teploty, pripojovacie parametre na pätách jednotlivých objektov a zároveň po realizácii opatrení je zodpovedný za dodržanie vlastností distribučnej sústavy TV vo všetkých jej častiach. To znamená jednotné technické riešenie, jeden spoločný projekt hydraulicko-teplotného vyváženia.
Kontrola funkčnosti
Realizácia hydraulicko-teplotného vyváženia by sa mala ukončiť skúškou, či je dodržaná vyrovnanosť teplôt. Na overenie funkčnosti treba vykonať meranie priebehu teplôt TV v kritických miestach sústavy – na vrcholoch koncových stúpačiek domov a v zdroji TV na výstupnom a cirkulačnom potrubí. Meranie sa musí vykonať súčasne vo všetkých meracích miestach pomocou elektronických registračných teplomerov (synchronizovaný záznam každých 5 minút) počas najmenej 48 hodín. Na posúdenie funkčnosti sú zaujímavé časti dňa s minimálnym až nulovým odberom teplej vody, keď sa teplota nezvyšuje vplyvom odberu, ale udržiava sa len cirkulačnou sústavou. Na tento účel je vhodné v čase merania (počas jednej noci) nastaviť nepretržitú dodávku TV. Ďalším sledovaným úsekom je ranný nábeh po nočnom útlme, jeho priebeh a čas, ktorý je potrebný na dosiahnutie požadovanej teploty vo všetkých častiach rozvodnej sústavy teplej vody.
Diagnostický systém, vymedzenie zodpovednosti
Technické riešenie hydraulicko-teplotného vyváženia musí nielen deklarovať pripojovacie parametre, požadované prietoky, diferenčné tlaky a teploty na pätách objektov, ale aj vytvoriť podmienky na ich kontrolu tak, aby v prípade porúch bolo možné zistiť, čo je ich príčinou a kto je za odstránenie poruchy zodpovedný. Nedostatočnú teplotu môžu zapríčiniť rozličné vplyvy, a to vnútri objektu, kde sa problémy vyskytli, ale aj mimo objektu; sú to napríklad:
- nedostatočná teplota TV zo zdroja,
- nevyváženosť, skrat vnútri objektu (dostatočný prietok na päte objektu), vrátane prípadov, keď došlo k manipulácii s vyvažovacími prvkami,
- nevyváženosť, skrat mimo objektu (nedostatočný prietok na päte objektu),
- uzatvorené armatúry alebo upchaté potrubie vnútri objektu,
- uzatvorené armatúry alebo upchaté potrubie mimo objektu,
- pretláčanie studenej vody do sústavy TV cez miešacie batérie,
- iné príčiny.
Nesprávne určená príčina poruchy a z toho vyplývajúci nesprávny zákrok môže byť príčinou vzniku ďalších porúch, čím sa zistenie pôvodnej príčiny komplikuje, nehovoriac o zbytočných finančných nákladoch. Diagnostický systém sa musí vybudovať tak, aby bolo možné príčiny porúch zistiť čo najmenším počtom meraní a v krátkom čase.
| Sankcie za nedodržiavanie požadovanej teploty TV, vyplývajúce zo zákona, nie sú zanedbateľné a je hrubou chybou, ak sa uložia subjektu, ktorý nemá kompetencie nevyhovujúci stav napraviť. |
Často sa stretávame s nesprávnym vymedzením zodpovednosti za odstránenie porúch, resp. s nesprávnou postupnosťou opatrení na ich odstránenie.
Najčastejšie mylné tvrdenia a ich podstata
Tvrdenie: V sústave sú inštalované vyvažovacie armatúry. To znamená, že sústava je vyvážená.
Vysvetlenie: Na posúdenie vyváženosti sústavy nie je dostatočnou informáciou existencia vyvažovacích armatúr v sústave. Často bývajú v sústavách inštalované armatúry – vyvažovacie ventily, ktoré svojimi vlastnosťami (dimenziami) nezodpovedajú potrebám sústavy, a sú preto na vyváženie nepoužiteľné. Hydraulicko-teplotná vyváženosť sa dá overiť synchronizovaným meraním teplôt v charakteristických miestach sústavy, alebo meraním cirkulačných prietokov a potvrdením súladu nameraných hodnôt s dokumentáciou hydraulicko-teplotného vyváženia.
Tvrdenie: Problémy spôsobilo upchaté cirkulačné potrubie v objekte.
Vysvetlenie: Funkčnosť potrubia cirkulačnej stúpačky sa dá jednoducho preveriť – zatvoriť stúpačkový uzáver na prívodnom potrubí. Ak pri pustení TV v najvyššom byte voda tečie, cirkulačné potrubie nie je upchaté. Podobným spôsobom možno preveriť aj iné potrubné úseky. Úplné upchatie potrubia je zriedkavé, poruchy sú väčšinou spôsobené nevyváženosťou – neusmernením cirkulačných prietokov.
Tvrdenie: Na päte objektu sú teploty dostatočné. To znamená, že vonkajšie rozvody sú v poriadku a chyba je vnútri objektu.
Vysvetlenie: Na udržiavanie teploty cirkuláciou treba mať na päte objektu nielen dostatočnú teplotu TV, ale aj dostatočný cirkulačný prietok. Ak je cirkulačný prietok na päte objektu nedostatočný, nie je možné cirkuláciou udržiavať dostatočnú teplotu vnútri objektu – v stúpačkách. Teplota na päte objektu nie je dostatočný údaj na posúdenie funkčnosti cirkulácie. Vplyvom odberu teplej vody sa udržujú vysoké teploty na pätách objektov dokonca aj pri vypnutí cirkulačného čerpadla.
| Na preukázanie vyváženosti cirkulačnej sústavy treba teplotu TV merať v miestach, v ktorých je minimalizovaný vplyv odberu TV na udržiavanú teplotu a kde je na udržiavanie teploty rozhodujúca činnosť cirkulácie TV – takýmito miestami sú cirkulačné potrubia na vrcholoch stúpačiek. |
Tvrdenie: Na výtoku v mieste spotreby sa namerala vysoká teplota vody, takže cirkulácia je funkčná.
Vysvetlenie: Posudzovanie funkčnosti cirkulácie na základe merania teploty na výtoku nie je dostatočné. Odpúšťaním vody sa teplota na výtoku zvyšuje a takto nameraná teplota nie je teplotou udržiavanou činnosťou cirkulácie. Na meranie cirkulačného prietoku, resp. tlakových pomerov je nutné v sústave inštalovať armatúry, na ktorých možno merať prietok a diferenčný tlak (vyvažovacie ventily). Na posúdenie, či je nameraný prietok dostatočný alebo nedostatočný, treba mať k dispozícii projekt hydraulicko-teplotného vyváženia, resp. záverečný protokol o prietokoch nastavených pri hydraulicko-teplotnom vyvážení.
| Ak dodávateľ tepla nemá vypracovaný projekt hydraulicko-teplotného vyváženia a v sústave nie sú inštalované a podľa tohto projektu nastavené vyvažovacie ventily, rozhodne nie je možné vonkajšiu rozvodnú sústavu pokladať za vyváženú. |
Tvrdenie: Najprv si vyvážte vnútorné rozvody objektu, potom sa uvidí.
Vysvetlenie: Hydraulicko-teplotným vyvážením sa cirkulujúca voda „donúti prúdiť cestou väčšieho odporu“ – na prvých stúpačkách treba „zaškrtiť“ taký tlak, aký je potrebný na požadovaný prietok najvzdialenejšou stúpačkou. Logicky z toho vyplýva, že vyvážením sa zvýšia tlakové straty v objekte. Voda, ktorá predtým cirkulovala aspoň v časti objektu, „ujde cestou menšieho odporu“ do ostatných objektov neošetrených vyvažovacími ventilmi. Odstránenie problémov s nedostatočnou teplotou TV v koncovom objekte sústavy nie je možné bez súčasného vyváženia vonkajších rozvodov medzi zdrojom TV a koncovým objektom.
Tvrdenie: Poruchu odstránime namontovaním pomocného čerpadla!
Vysvetlenie: Pomocné čerpadlo v cirkulačnom potrubí zvýši cirkulačný prietok v objekte – tlačí vychladnutú vodu von z objektu do cirkulačného potrubia smerom k zdroju TV, lenže tá sa vracia cestou najmenšieho odporu späť – cez najbližšie cirkulačné stúpačky predchádzajúceho objektu sa natláča do prívodného potrubia TV. Pomocné čerpadlo točí vodu len v koncovej časti rozvodov. Neprináša do objektu čerstvú TV zo zdroja, ale vychladnutú vodu z cirkulácie primiešava do TV, ktorá sa na koniec sústavy dostane vplyvom odberu. V predchádzajúcom objekte dochádza k výraznému zníženiu teploty TV vplyvom obrátenia smeru toku z cirkulačných stúpačiek do prívodného potrubia. Pomocné čerpadlo problém neodstraňuje, ale premiestňuje. Montáž pomocných čerpadiel je neprípustná. Pri hydronickom vyvážení sa musia pomocné čerpadlá odstrániť.
Tvrdenie: Po vyvážení vonkajších rozvodov začala v koncovej časti objektu klesať teplota TV. Chceme nastaviť na päte objektu taký prietok, aby sa problém odstránil.
Vysvetlenie: Problémy sú spôsobené nevyváženosťou vnútorných rozvodov. Nevyváženosť vnútorných rozvodov nevznikla po vyvážení vonkajších rozvodov. Existovala aj v minulosti, ale bola maskovaná nadmerným cirkulačným prietokom. Práve tento nadmerný cirkulačný prietok bol príčinou nedostatočnej cirkulácie v koncových častiach sústavy.
| Treba vyvážiť vnútorné rozvody TV, za čo je zodpovedný priamy odberateľ (vlastník, resp. správca domu). Kompenzovanie lokálnej nevyváženosti zvyšovaním cirkulačného prietoku je neprijateľné – tento prietok by chýbal v koncovej časti, čím by sa tam znížila teplota TV. |
Tvrdenie: Vnútorné rozvody sú vyvážené, nedostatočný je prietok na päte objektu.
Vysvetlenie: Kvalitu vyváženia možno posúdiť pomocou porovnania teplôt na päte objektu a na koncových stúpačkách. Vzhľadom na ovplyvňovanie teplôt TV odberom treba teploty zaznamenávať pomocou registračných teplomerov. Teplota cirkulačného potrubia na päte objektu nesmie byť vyššia, ako teploty na koncových stúpačkách. Ak to tak nie je, zvýšenú teplotu cirkulačného potrubia na päte spôsobuje nadmerný prietok vnútri objektu, teda lokálna nevyváženosť. Chybu treba hľadať vnútri objektu.
Ďalšie dôsledky nevyváženosti sústav
Hydraulicko-teplotná nevyváženosť rozvodných sústav TV so sebou nesie okrem neobjektívneho rozúčtovania aj ďalšie negatívne javy, a to z hľadiska energetického aj hygienického.
Vysoká teplota TV na výstupe zo zdroja
V snahe dosiahnuť dostatočnú teplotu teplej vody aj v koncových častiach rozvodných sústav zvyšujú prevádzkovatelia zdrojov jej výstupnú teplotu. Pritom zvýšením teploty v rozvodoch o 5 °C sa zvyšujú tepelné straty až o 15 %.
Mikrobiologicky nevyhovujúca voda
Stojaca voda a kaly v nefunkčnom cirkulačnom potrubí vytvárajú vhodné podmienky na rast a rozmnožovanie baktérií a iných mikroorganizmov. Za najznámejšie a najnebezpečnejšie sa pokladajú baktérie rodu Legionella, ktoré spôsobujú ťažké pľúcne ochorenia, často so smrteľnými následkami. Prevenciou proti rastu mikroorganizmov je pravidelná tepelná dezinfekcia rozvodov krátkodobým zvýšením teploty vody, ktorá je možná len v hydraulicko-teplotne vyvážených sústavách TV.
Zvýšená inkrustácia, usadzovanie vodného kameňa
Pitná voda obsahuje určité množstvo rozpustených minerálnych solí. Zvyšovaním teploty sa ich rozpustnosť vo vode zvyšuje, chladnutím vznikajú usadeniny. V častiach sústav, kde nie je funkčná cirkulácia, dochádza k častému chladnutiu vody v potrubiach. Kaly, ktoré vzniknú v prívodnom potrubí, sa z časti vyplavia pri odbere TV. Kaly vzniknuté v cirkulačnom potrubí sa usadzujú a tvrdnú, čím dochádza k inkrustácii – rastu vodného kameňa.
Zariadenia na fyzikálnu (magnetickú, elektrostatickú atď.) úpravu vody sú schopné rozpúšťať vodný kameň a vyčistiť potrubia. Rozpustené kaly sa musia dostať von zo sústavy – buď cez výtok TV, alebo pomocou odlučovačov, pretože po určitej dobe opätovne tvrdnú. Ak sa takéto zariadenie použije v nevyváženej sústave, v častiach s funkčnou cirkuláciou potrubia vyčistí. Naopak, v častiach s nefunkčnou cirkuláciou môže dochádzať k druhotnému usadzovaniu rozpustených kalov a zrýchleniu inkrustácie. V hydraulicko-teplotne vyváženej sústave je druhotné usadzovanie prakticky vylúčené.
Ing. Juraj Šmelík
Foto: Dano Veselský
Autor je projektantom v projekčnej kancelárii THERMO-ECO-ENGINEERING, s. r. o.
Článok bol uverejnený v časopise Správa budov.
