Termomodernizacja 2
advertisement
Bogusław A. Maludziński TERMOMODERNIZACJA cz. 2 INSTALACJA CENTRALNEGO OGRZEWANIA W poprzednim artykule (MCD 2/97) przedstawiono problemy termomodernizacji związane ze zmniejszeniem zapotrzebowania na ciepło, poprzez ograniczenie jego strat. Równocześnie z tymi pracami musi być przeprowadzona kompleksowa modernizacja systemu ogrzewania. Ograniczenie strat ciepła poprzez zwięszenie izolacyjności budynku, bez przeprowadzonej równocześnie modernizacji systemu ogrzewania może doprowadzić do zwiększonego zapotrzebowania na energię cieplną. Będzie to spowodowane np. przy braku zaworów termostatycznych otwieraniem okien w celu obniżenia temperatury w pomieszczeniach. Również wyrywkowe usprawnienia polegające na instalowaniu zaworów termostatycznych w instalacji nie wyregulowanej hydraulicznie i nie wypłukanej mogą spowodować brak jakichkolwiek oszczędności. Dotychczasowe instalacje centralnego ogrzewania. Większość obecnie pracujących instalacji c.o. zaprojektowano i wykonano w oparciu o normę PN-77/B-02413 posiada szereg wad, które utrudniają efektywne wykorzystanie energii cieplnej. Można do nich zaliczyć: - pionowe rozregulowanie hydrauliczne i cieplne, - nieefektywne zyski ciepła od pionów i gałązek, utrudniające precyzyjną regulację, - schłodzenie wody w części zasilającej grzejniki, - krążenie wody przez sieć odpowietrzającą między pionami, - ubytki wody w instalacji c.o., - napowietrzanie wody w naczyniu wzbiorczym, - brak możliwości rozliczania za rzeczywiście zużytą energię. Stosowana centralna regulacja jakościowa powoduje występowanie zjawiska pionowego rozregulowania instalacji. Cechuje ją zmienność w sezonie grzewczym ciśnienia grawitacyjnego, będącego składową ciśnienia działającego w obiegach instalacji c.o. Zjawisko to objawia się okresowym przegrzewaniem lub niedogrzewaniem niektórych pomieszczeń. Ciśnienie grawitacyjne zależy od wysokości pionów instalacji centralnego ogrzewania i spadku temperatury wody między zasilaniem i powrotem. Ponieważ zmianie ulega spadek temperatury wody w zależności od zapotrzebowania na ciepło, zmienia się i ciśnienie grawitacyjne. Instalacja dwururowa ogrzewania pompowego pracuje bez rozregulowania pionowego jedynie dla jednej temperatury zewnętrznej (obliczeniowej). Przy innych wartościach tej temperatury występuje w mniejszym lub większym stopniu pionowe rozregulowanie instalacji. Można temu zapobiec stosując ciągłą regulację strumienia masowego wody, zgodnie z optymalnym wykresem temperatury, co w praktyce rzadko jest możliwe. Jedną z metod zmniejszających to niekorzystne zjawisko jest użycie grzejnikowych zaworów podwójnej regulacji o dużym oporze przepływu, zwiększających stateczność hydrauliczną instalacji. Regulacja wstępna powinna być zaprojektowana dla średnich w sezonie grzewczym wartości ciśnienia grawitacyjnego (70-80% wartości maksymalnych). Trudności związane z zapewnieniem odpowiedniej stateczności hydraulicznej i przepływu wody do grzejników są tym większe im mniejsze jest zapotrzebowanie ciepła dla ogrzewanych pomieszczeń (mniejsza ilość wody przepływająca przez grzejnik), i dotyczy szczególnie budynków wysokich. Skuteczniejszą metodą, od dotychczas stosowanego kryzowania jest stosowanie zaworów grzejnikowych o podwyższonej oporności własnej. Stosować można również zawory grzejnikowe podwójnej regulacji, lub zawory jednonastawne na zasilaniu i regulacyjne zawory powrotne służące nie tylko do zdławienia nadwyżki ciśnienia w obiegu, ale i do odłączenia grzejnika przy zachowaniu pracy pozostałej części instalacji. Stosowanie równocześnie obu rodzajów zaworów pozwala również na taki podział strat ciśnienia pomiędzy nimi, aby można było zapewnić dobór prawidłowego autorytetu zaworu termostatycznego. Zyski ciepła od pionu i gałązek prowadzonych po wierzchu ścian do pomieszczenia w warunkach obliczeniowych w zależności od średnicy pionu wynoszą od 200 do 400 W. Są związane również ze stosowaniem powiększonych średnic pionów i gałązek w celu wydłużenia okresu ich zarastania kamieniem kotłowym. Zyski te stanowią istotną składową bilansu cieplnego pomieszczenia i powinny być uwzględnione w obliczeniach. W skrajnych przypadkach (szczególnie po dociepleniu budynku) grzejniki pokrywają tylko 40-60% potrzeb cieplnych, resztę zaś niezaizolowane piony i gałązki. Obniżona jest w ten sposób możliwość dokładnej regulacji przy pomocy zaworów termostatycznych. Dodatkowo w przypadku stosowania do rozliczeń zużycia ciepła tzw. grzejnikowych podzielników kosztów, mogą wystąpić kłopoty z interpretacją ich wskazań. Znaczne zrónicowanie wielkości schłodzeń jest przyczyną rozregulowania cieplnego instalacji. Ma to miejsce w przypadku równoczesnego występowania w budynku pionów jednostronnych mało obciążonych, oraz pionów silnie obciążonych. Schłodzenia wody w pierwszym przypadku w budynku 10-cio kondygnacyjnym mogą wynosić 20 K i więcej, natomiast w drugim przypadku są kilkustopniowe. Również i w tym przypadku rozregulowanie będzie większe w instalacjach obsługujących budynki o zmniejszonym zapotrzebowaniu na ciepło. Wszystkie te procesy powinny być uwzględnione przy projektowaniu regulacji wstępnej i dla prawidłowego jego przeprowadzenia wymagane jest komputerowe wspomaganie z wykorzystaniem programu odwzorującego rzeczywiste procesy fizyczne zachodzące w instalacji. W tradycyjnej instalacji powszechnym zjawiskiem jest krążenie wody w centralnej sieci odpowietrzającej między pionami. Wywołane jest ono różnicą ciśnień powstałą w wyniku niewłaściwie wykonanego projektu regulacji wstępnej, zmianą rozkładu ciśnienia w czasie eksploatacji (np. zarastaniem sieci przewodów kamieniem kotłowym), lub zmianą nastaw zaworów regulacyjnych. Stosowane zamknięcia syfonowe są mało skuteczne z powodu sprężania powietrza w sieci odpowietrzającej (nadciśnienie hydrostatyczne) oraz likwidacji zamknięć powietrznych w syfonach przy opróżnianiu zbiornika odpowietrzającego. W wyniku krążenia wody następuje rozregulowanie hydrauliczne instalacji oraz zapowietrzanie grzejników, do których woda dopływa z sieci odpowietrzającej. Centralna sieć odpowietrzająca instalację powinna być zastępiona automatycznymi zaworami odpowietrzającymi montowanymi na pionach lub na grzejnikach. Równocześnie zlikwidowaniu ulega centralny zbiornik odpowietrzający, co jest szczególnie istotne przy stosowaniu zaworów termostatycznych. Ciągłe uzupełnianie ubytków wody instalacyjnej z systemów c.o. wodą nie uzdatnioną, lub częściowo zdemineralizowaną oraz zawierającą gazy powoduje występowanie korozji i zarastanie instalacji kamieniem. Ocenia się, że z tego powodu okres użytkowania instalacji jest skrócony o połowę oraz wiąże się z tym większość stanów awaryjnych. Najczęściej powodem ubytku wody jest: - odparowanie i wycieki przez dławnice pomp obiegowych oraz zaworów przygrzejnikowych, - odparowanie wody w naczyniu wzbiorczym, - ubytki wody przy odpowietrzaniu instalacji przez zbiornik odpowietrzający, - opróżnianie instalacji z wody (przy wystąpieniu awarii). Instalacje w których występuje ubytek wody nie powinny być wyposażane w zawory termostatyczne. Napowietrzanie wody w naczyniu wzbiorczym, powoduje występowanie korozji na wewnętrznych powierzchniach elementów stalowych. Ma to wpływ na zmniejszenie żywotności instalacji oraz możliwość występowania awarii w czasie jej użytkowania. W instalacjach starszego typu brak jest zaworów termostatycznych, a nawet sprawnie działających zaworów regulacyjnych, co uniemożliwia regulację temperatury w pomieszczeniach, równocześnie zaś racjonalne gospodarowanie ciepłem przez użytkowników. Przy równoczesnym braku możliwości rozliczania za rzeczywiście zużytą energię, występuje rozliczanie według np. powierzchni mieszkania, co tym samym eliminuje jakąkolwiek motywację do oszczędzania energii. Zasilanie grzejników w jednym mieszkaniu z kilku pionów uniewmożliwia zastosowanie do rozliczeń ilości zużytego ciepła, najdokładniejszego przyrządu jakim jest licznik ciepła. Unowocześnianie instalacji c.o. systemu tradycyjnego. Projekt modernizacji instalacji c.o. powinien zawierać ocenę stanu technicznego i stopnia zużycia istniejących elementów instalacji, takich jak: węzeł cieplny lub kocioł, pompy, przewody poziome, piony, gałązki, itd., w celu określenia racjonalnego zakresu modernizacji. Instalacje c.o. wykonane z tzw. rur czarnych mają trwałość od 20 do 50 lat. Jak widać większość instalacji wykonanych w latach powojennych wymaga wymiany. Poprawa dotychczasowych instalacji centralnego ogrzewania wodnego pompowego powinna następować w pierwszej kolejności poprzez ich hermetyzację oraz przejścia z instalacji typu otwartego na zamkniętą, zabezpieczoną przeponowym naczyniem wzbiorczym i zaworem bezpieczeństwa. Typowe rozwiązania dla tego typu instalacji przedstawiono na zamieszczonym schemacie. W instalacji takiej występują: - automatyczne zawory odpowietrzające, - armatura bezdławicowa, - grzejnikowe zawory termostatyczne, - hermetyczne pompy obiegowe, - zamknięte naczynie wzbiorcze, - zawor bezpieczeństwa. W zależności od przyjętego zakresu modernizacji instalacji (np. pozostawienia rur i grzejników w stanie dotychczasowym) możliwe jest etapowanie prac: - etap pierwszy powinien obejmować likwidację sieci odpowietrzających i zbiorników odpowietrzających, wraz z wprowadzeniem automatycznych zaworów odpowietrzających, należy obowiązkowo wykonać płukanie i czyszczenie starej instalacji, - etap drugi powinien obejmować likwidację tzw. opadowych rur bezpieczeństwa wywołujących krążenie wody przez naczynie wzbiorcze, wymianę pomp na hermetyczne i armaturę na bezdławicową (zawory grzejnikowe termostatyczne), - etap trzeci obejmujący pełną hermetyzację instalacji (likwidacja otwartych naczyń wzbiorczych i zastąpienie ich naczyniami zamkniętymi). W zmodernizowanej instalacji nie występują ubytki wody, stąd też wyeliminowana będzie korozja i zarastanie przewodów. Wymiarowanie przewodów w nowo projektowanych instalacjach powinno uwzględniać jedynie zależności hydrauliczne, a nie uwzględniać również, jak to miało miejsce dotychczas zarastania przewodów. W związku z powyższym, szerzej stosowane powinny być mniejsze średnice rur instalacyjnych tj. 10 mm (3/8"), zwłaszcza jako gałązki grzejnikowe, tym bardziej, że w większości przypadków zawory tej średnicy posiadają korzystniejsze parametry regulacyjne i są tańsze. W przypadku konieczności wymiany całej instalacji na nową należy zastanowić się nad zastosowaniem całkowicie nowoczesnych rozwiązań polegających na takim jej poprowadzeniu, aby umożliwiała ona pomiar całkowitej energii dostarczanej do każdego z mieszkań. Przykładem takiego rozwiązania może być poprowadzenie pionów instalacyjnych (izolowanych) w klatkach schodowych, skąd prowadzi się poziome rozprowadzenia do poszczególnych mieszkań. Istnieje wiele nowoczesnych systemów opartych na rozdzielaczach, które ułatwiają stosowanie takich rozwiążań. Inną zaletą takiego systemu jest czystość przeprowadzanych prac i mniejsza uciążliwość dla lokatorów (całkowity brak prac spawalniczych). Montaż zaworów termostaycznych powinien być bezwzględnie poprzedzony projektem modernizacji i regulacji wstępnej instalacji. Ma to również wpływ na obniżenie obliczeniowych temperatur wody, co jest korzystniejsze dla systemu ciepłowniczego. W węzłach cieplnych lub kotłowniach konieczne jest zastosowanie urządzeń automatycznej regulacji. Należą do nich: - regulatory ciśnienia i różnicy ciśnień, które zapewniają stałość ciśnienia dyspozycyjnego w węźle, niezależnie od wahań ciśnienia w sieci cieplnej, - regulatory pogodowe, które regulują wydajność wymienników lub kotłów w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego. Regulatory te dostosowywują temperaturę czynnika grzewczego do temperatury zewnętrznej i utrzymują odpowiednią temperaturę w mieszkaniu. Istnieje również możliwość zaprogramowywania zmiennej temperatury w pomieszczeniach w czasie, w okresie tygodnia. Bardziej wyrafinowane rozwiązania pozwalają na ustawianie odpowiedniej temperatury drogą telefoniczną np. w przypadku nieplanowanego, wcześniejszego powrotu z urlopu. Obecnie istniejące normy dopuszczają stosowanie wszystkich sugerowanych rozwiązań, a nawet je zalecają w przypadku wykonywania nowych i modernizowanych starych instalacjach.
