Vplyv zateplenia domu na hydraulickévyváženie

Transkript

1 Vplyv zateplenia domu na hydraulickévyváženie Ing. Juraj Šmelík

2 Hydraulickévyváženie = raz a navždy? Hydraulickévyváženie je kľúčovým prvkom energetického managementu budovy Svoj účel plnívtedy, ak nastavenéparametre vykurovacej sústavy zodpovedajúteplotechnickýmvlastnostiam stavebných konštrukcií budovy a charakteristike odberu tepla Zateplenie obalového plášťa budovy je podstatnou zmenou vlastností budovy Ak bolo hydraulickévyváženie realizovanépred zateplením budovy, po vykonanízateplenia stráca funkčnosťa je hydraulickým vyvážením len na papieri. V skutočnosti neplní funkcie, ktoré by malo plniť.

3 Zmena odberu tepla v zateplených domoch Zníženie tepelných strát obalového plášťa znamená - Zväčšenie teplotnej zotrvačnosti budovy = skrátenie vykurovacieho obdobia - Zvýšenie vnútornej povrchovej teploty stien (pred zateplením sálanie chladu ) => dosiahnutie tepelnej pohody pri nižšej teplote vzduchu v interiéri - Nárast využiteľnosti iných zdrojov tepla (mimo vykurovacej sústavy): slnečné žiarenie, elektrospotrebiče, fyziologické teplo produkované osobami Spotreba tepla a úspory tepla v domoch po zatepleníobalového plášťa súzásadným spôsobom ovplyvnenénastavením vykurovacej sústavy zodpovedajúcim novému stavu.

4 Spotreba tepla a úspory tepla v domoch po zateplení obalových konštrukcií sú zásadným spôsobom ovplyvnené nastavením vykurovacej sústavy zodpovedajúcim novému stavu. Vo všeobecnosti je možné konštatovať, že potenciál úspor vytvorený zateplením obalových konštrukcií budov nie je dostatočne využívaný

5 Vakom rozsahu treba robiťhydraulické vyváženie po zateplenídomu? Postačuje zmena nastavenia na rozvodoch, alebo je potrebnémeniťaj nastavenia na termostatických ventiloch? Je potrebnávýmena nejakých armatúr?

6 Zateplenie domu zásadným spôsobom mení prevádzkové podmienky vykurovacej sústavy. Maximálny potrebný tepelný príkon znižuje rádovo ojednu tretinu ažpolovicu Zateplený dom mápodstatne väčšiu teplotnúzotrvačnosťako okoliténezateplenédomy. Čo z toho vyplýva? Ak na výkyvy počasia (vonkajších teplôt) reagujúnezateplenédomy potrebou vyššej teploty vykurovacej vody užpo niekoľkých hodinách, pre zateplený dom takáto potreba vznikáažvtedy, ak je zníženie vonkajších teplôt je trvalejšie po niekoľkých dňoch. Zateplenédomy vedia oveľa výraznejšie zúžitkovaťslnečnépočasie počas mrazivých zimných dní. Odber tepla klesávzávislosti od aktuálneho počasia o30-80% oproti stavu pred zateplením.

7 Predimenzovanosťvykurovacích telies Väčšia plocha vykurovacích telies umožňuje pracovaťsvyšším teplotným spádom (úbytkom teploty vykurovacej vody) na vykurovacích telesách Väčšíteplotný spád = chladnejšia vratnáteplota = príspevok kvyššej efektívnosti výroby tepla, lepšie využitie kondenzačnej techniky, možnosťzapojiťdo vykurovacej sústavy obnoviteľné zdroje nízkopotenciálneho tepla Vprípade zateplenia všetkých objektov vokruhu tepelného zdroja je možnéznížiťvýstupnúteplotu vykurovacej vody avykurovaciu sústavu sveľkými vykurovacími telesami je možné prevádzkovať ako nízkoteplotnú.

8 V dôsledku uvedených skutočnosti, prietok vykurovacej vody v zateplenom objekte je výrazne premenlivý akolíše často vrozmedzíod 50 % do 5 % prietoku pred zateplením. Aképožiadavky z toho vyplývajúpre systém hydraulického vyváženia? Väčšie zmeny prietokov, navyše vinom rozsahu = vyššie požiadavky na systém regulácie diferenčného tlaku Malé prietoky cez vykurovacie telesá a vysoké teplotné rozdiely = vysoký účinný vztlak, riziko odtrhávania vykurovania v najnižších podlažiach

9 Obrátenie toku cez najnižšie vykurovacie telesá: namiesto horúcej vody zprívodnej stúpačky pritekádo vykurovacieho telesa spiatočkou studenávoda svratnej stúpačky a vykurovacie teleso nevykuruje

10 Odpovede na otázky položené v úvode treba hľadať v pôvodnom technickom riešení hydraulického vyváženia pred zateplením domu. Niektoríprojektanti užpred zateplením rátajúso zmenou prevádzkových podmienok astouto vyhliadkou volia typy armatúr a tlakovo-prietokovéparametre sústavy. Musíbyťdostatočne dimenzovanádynamickázložka hydraulického vyváženia astabilita sústavy voči nepriaznivým účinkom vysokého vztlaku. Ak sú tieto skutočnosti vopred zohľadnené, môže byť hydraulickévyváženie po zatepleníobmedzenélen na zmenu nastavenia armatúr na rozvodoch, bezo zmien na termostatických ventiloch.

11 Čo ak uvedenéskutočnosti nie súdostatočne zohľadnené? Aké poruchy sa dajú očakávať? Príliš veľké výkyvy vnútorných teplôt termostatické ventily strácajú schopnosť regulácie, poznajúlen 2 krajnépolohy: otvorené, zatvorené. Po otvorenísa vykurovacie teleso nadmerne naplníhorúcou vodou aspôsobíprekmit= zvyšovanie izbovej teploty aj potom, keďsa termostatický ventil zatvorí. Táto skutočnosťspôsobuje väčšie teplotnérozdiely medzi bytmi = väčšie rozdiely vnameraných jednotkách pomerových rozdeľovačov abytových meračov tepla, väčšie rozdiely v platbách bytov za vykurovanie Hluk, pískanie termostatických ventilov vyplýva najčastejšie znevhodného použitia statických vyvažovacícharmatúr aregulátorov diferenčného tlaku nastavených na viac ako 15 kpa. Pre zateplenédomy nie je dostatočnáregulácia diferenčného tlaku pomocou prepúšťacích ventilov odporúčam inštalovať škrtiace (membránové) regulátory diferenčného tlaku. Problémy vykurovania vnajnižších podlažiach pri prílišnízkom diferenčnom tlaku, pri zoškrteníprietokov na statických stúpačkových armatúrach, resp. pri použitítermostatických ventilov sprílišvysokými k v hodnotami.

12 Štyri cesty pretekajúcej vody = odolnosť voči hluku a nečistotám V = 3-7, kulisa postupne V = 1 and V = 2, kulisa postupne otvára dva štrbinové kanáliky otvára dva kruhové kanáliky Ø 1 mm Prednastavenie V = 1, otvorený prvý kruhový kanálik Prednastavenie V = 2, otvorené obidva kruhové kanáliky Prednastavenie V = 3, kulisa začína otvárať aj dva štrbinové kanáliky Prednastavenie V = 4, 5, 6 a 7, kulisa zväčšuje otvorenie štrbinových kanálikov Prednastavenie V = 8, úplne otvorené, voda preteká štyrmi cestami.

13 Vzávislosti od technického riešenia hydraulického vyváženia, ktorébolo realizovanépred zateplením, je možné, že vniektorých prípadoch bude potrebnézmeniťsystém regulácie diferenčného tlaku (vrátane výmeny armatúr). Vprípade, ak boli použitétermostatickéventily, ktorých rozsah nastavenia nevyhovuje prevádzkovým podmienkam po zateplení, môže byťpotrebnáaj výmena termostatických ventilov. Za určitých podmienok môže byťlacnejšie, ako úpravy hydraulického vyváženia, doplniťna pätu objektu zostavu ekvitermickejregulácie. Znížením teploty vykurovacej vody sa udržujúprietoky na vyššej úrovni, na hodnotách približne zodpovedajúcich stavu pred zateplením objektu. Ak to porovnávame sriešením, kde projektant vopred rátal s budúcim zateplením, ide o značné náklady navyše.

14 Žiadne zmeny vhydraulickom vyváženípo zateplení? Ignorovanie zmeny prevádzkového stavu aneprispôsobenie hydraulického vyváženia novým skutočnostiam môže byť veľmi nebezpečné nielen zhľadiska vlastného zatepleného objektu, ale aj zhľadiska dôsledkov na okolitéobjekty v okruhu tepelného zdroja.

15 Vznik tlakových vĺn

16 Vznik tlakových vĺn

17 Vznik tlakových vĺn

18 Zosilnenie kmitania Ak na tieto tlakovévlny začnú odpovedať zatváraním ostatnéregulátory vsústave (ak je vdome viac regulátorov, alebo je vokruhu tepelného zdroja viacero zateplených domov, ktorých regulátory tiežpracujú na hrane otvorenia, pravdepodobnosť odpovedania je veľmi vysoká), vzájomným viacnásobným odrazom sa tlakové vlny zosilňujú a vznikajú mimoriadne silné tlakové rázy, ktoré sú schopné ničiťprvky vykurovacej sústavy vktoromkoľvek zpripojených objektov, bez ohľadu na to, vktorom objekte kmitanie regulátorov vzniklo.

19 Skladanie vĺn -interferencia

20 Zosilnenie vĺn odrazom

21 Interferencia po mnohonásobnom odraze

22 Dôsledok: vznik tlakových rázov

23 Kmitanie regulátorov diferenčného tlaku Pravidelnéperiodickéotváranie a zatváranie regulátorov v intervale cca 2-5 sekúnd Regulátory reagujúna tlakovézmeny vyvolanéinými regulátormi (alebo sami sebou), dostávajú sa do rezonancie Dôsledok: Čiastočná alebo úplná strata regulačnej schopnosti Generovanie tlakových rázov Hlučnosť spôsobená tlakovými rázmi Deštrukcia súčastítepelnej rozvodnej sústavy = vykurovacích telies, kompenzátorov, kotevných prvkov, zlomenie potrubí

24 Kmitanie je nebezpečné aj v iných technických odboroch...

25 Ako odstrániťkmitanie? Dopriať regulátoru väčší zdvih a čas otvorenia Vymeniť regulátor Znížiť dispozičný diferenčný tlak Zvýšiť prietok Znížiť teplotu vykurovacej vody Čo ak uvedenéopatrenia z rôznych dôvodov nie je možnévykonať, alebo sa ukážu ako neúčinné?

26 Narušiťrezonančnúfrekvenciu

27 Zmeniťvlastnúfrekvenciu regulátora Zásah do konštrukcie regulátora Zmena reakčného času Vytvorenie tlmiacej charakteristiky Zmiernenie alebo úplný útlm kmitania Trvalé vyriešenie problému

28 V každom zateplenom objekte vykonať opatrenia proti vzniku kmitaniaregulátorov diferenčného tlaku. Vniektorých prípadoch treba vykonaťaj vokolitých nezateplených objektoch opatrenia na tlmenie vzniknutých tlakových vĺn, proti odpovedaniu regulátorov na tlakové vlny prichádzajúce z iných objektov.

29 Návrat na pôvodné tlakovo-prietokovépomery Všetky vyššie uvedenéopatrenia sa môžu javiťako dočasné, resp. vbudúcnosti ich bude treba opäťzmeniť. Kedy a prečo? Keďsa vykonázateplenie všetkých domov vokruhu tepelného zdroja, vykurovanie vodou svysokou teplotou sa stane nehospodárne. Bude možné(a užitočné) znížiťteplotu vykurovacej vody aopäťbudúpotrebnévyššie prietoky vykurovacej vody, podobne ako pred zateplením. Z toho vyplýva určité riziko: ak sa hydraulické vyváženie a iné zmeny vo vykurovacej sústave po zateplení(napríklad výmena vykurovacích telies za menšie) vykonajúzúzkeho pohľadu na aktuálny stav, takýto objekt môže stratiť schopnosť pracovať pri zmenených podmienkach s nižšou teplotou vody.

30 Diagnostické merania po realizácii HV Akokoľvek presne vypočítaný projekt hydraulického vyváženia je založený na teoretických predpokladoch. Rozvodná sústava sa dá obhliadnuť len zvonku, do vnútra potrubí, armatúr, vykurovacích telies nevidno. Skutočné vlastnosti sa tak môžu podstatne líšiť od projekčných predpokladov. Nikto nevie pohľadom na potrubie zistiť, ako vyzerajú vnútorné zvary, či rúrky v odbočkách nie sú zanorené do potrubia, či v sústave nie sú usadeniny, či sa armatúry dajú otvoriť na plný prierez,... Po montáži a prvotnom nastavení vyvažovacích prvkov vykonať kontrolné diagnostické meranie, či sa sústava správa podľa projekčných predpokladov Zistiť príčiny prípadných anomálií a odstrániť ich Diagnostické merania vykonané pri uvádzaní sústavy do prevádzky sú základným referenčným materiálom pre diagnostiku prevádzkových stavov a porúch v budúcnosti.

31 Diagnostika pre dodávateľsko odberateľské vzťahy Vedieť definovať a kontrolovať pripojovacie parametre v odberných miestach, na pätách objektov. V prípade poruchy treba vedieť identifikovať, či je porucha spôsobená chybou na strane dodávateľa tepla, alebo v objekte odberateľa tepla. Základné údaje: Prietok na päte objektu spravidla merateľný na merači tepla, náhradné meranie prietoku je možné na vyvažovacích ventiloch Diferenčný tlak na strane prípojky inštalovať vypúšťacie guľové kohúty na prívodnom aj spiatočnom potrubí pred zostavou merača tepla a vyvažovacích armatúr Diferenčný tlak na strane objektu inštalovať vypúšťacie guľové kohúty na prívodnom aj spiatočnom potrubí za zostavou merača tepla a vyvažovacích armatúr.

32 Systém meranie vyhodnotenie Vybudovanie diagnostického systému v rámci projektu hydraulického vyváženia Dostupnosť diagnostických prístrojov Ak má prevádzkovateľ vykurovacej sústavy k dispozícii prístrojové vybavenie, časť meraní môže vykonať sám, napríklad podľa telefonických pokynov diagnostika Vyhodnotenie Ak diagnostik a vykonávateľ meraní hovoria jednou rečou je to otázka prehľadnosti a zrozumiteľnosti diagnostického systému, diagnostik môže vykonať vyhodnotenie na diaľku, bez osobnej prítomnosti. Úspora času, vytvorenie priestoru pre riešenie zložitejších úloh

33 Zhrnutie, záver Ak objekt pred zateplením ešte nemá vykonané hydraulické vyváženie a v budúcnosti sa ráta so zateplením, je vhodné použiť také technické riešenie hydraulického vyváženia pred zateplením, ktoré bude z hľadiska zmien po zateplení úsporné. Zmeny hydraulického vyváženia po zateplenísúnevyhnutnépre dosiahnutie plnej regulovateľnosti odberu tepla ahospodárnu prevádzku vykurovacej sústavy. Ignorovanie zmien po zateplenímôže viesťku rozkmitaniu sústavy, vzniku tlakových rázov aspôsobeniu škôd nielen vzateplenom objekte, ale aj vokolitých domoch ana zariadeniach dodávateľa tepla. Zmeny hydraulického vyváženia aúpravy vykurovacích sústav (vrátane výmeny radiátorov) odporúčam vykonávaťtak, aby vbudúcnosti neznemožnili prechod na nižšiu teplotu vykurovacej vody.

34 Ďakujem za pozornosť Ing. Juraj Šmelík THERMO-ECO-ENGINEERING s.r.o. Hlinícka Bratislava juraj.smelik@gmail.com