ZÁSADY KONTROLY A UDRŽIAVANIA HYDRAULICKÝCH SYSTÉMOV ÚK A TV

autor: Ing. Dušan Slobodník

 Od roku 1998, keď prišiel do platnosti zákon 70/1998 o energetike ukladajúci povinnosť montáže termoregulačných ventilov na vykurovacie telesá a povinnosť udržiavať sústavu tepelných zariadení hydraulicky vyregulovanú, bolo vyregulované veľké množstvo bytových domov a budov. Aj keď tento zákon bol v roku 2002 (Zákon č. 208/2002) novelizovaný (zrušenie povinnosti montáže termoregulačných ventilov na VT) a následne v roku 2004 zrušený (Z.z. 656/2004), požiadavky hydraulického vyregulovania bytových domov, budov a jeho udržiavanie boli následne priamo alebo nepriamo premietnuté do zákonov 657/2004 (Zákon o tepelnej energetike) a 476/2008 (Zákon o energetickej efektívnosti) a sú stále aktuálne.

Zmysluplnosť a finančný prínos hydraulického vyregulovania sústav teplej vody a vykurovania je dnes aj laickej verejnosti pomerne dobre známy. Menej známa a zaužívaná je ale potreba starostlivosti o takto vyregulované sústavy a prípadná potreba zefektívnenia už vyregulovaného systému.
Tento príspevok si dáva za cieľ priblížiť problematiku a poukázať na praktické zásady kontroly a udržiavania hydrauliky sústav ÚK a TV.

DEFINÍCIA HYDRAULICKÉHO VYREGULOVANIA S OHĽADOM NA HOSPODÁRNOSŤ PREVÁDZKY A ENERGETICKÚ EFEKTÍVNOSŤ

Aby bolo možné jasne špecifikovať činnosti a úkony, ktoré je nutné vykonať pre zabezpečenie udržania hydraulického vyregulovania sústav tepelných zariadení s náväznosťou na hospodárnosť prevádzky a energetickú efektívnosť, je potrebné si
zodpovedať nasledujúcu otázku: Čo sa myslí pod pojmom hydraulické vyregulovanie z pohľadu hospodárnosti prevádzkovania tepelných sústav s ohľadom na energetickú účinnosť? 
"Regulovaná čerpacia práca na zdroji a následné prerozdelenie prietokov teplonosnej látky (média) pomocou regulačných armatúr v celej sústave tepelných zariadení od zdroja až po každý spotrebič za účelom schopnosti trvalého dosiahnutia požadovaných parametrov (primárny – teplota, sekundárny - prietok) na každom spotrebiči pri dodržaní komfortu užívania, hospodárnosti prevádzky a energetickej efektívnosti."
Spotrebičom sa v tomto význame myslí pri ÚK vykurovacie teleso a pri TV výtok teplej vody u konečného spotrebiteľa. Zdrojom čerpacej práce sa myslí čerpadlo ÚK a TV na zdroji.
Takto formulovaná definícia poukazuje na sústavu ako celok a zdôrazňuje potrebu trvalého zabezpečenia hydraulického vyregulovania média v čase a za všetkých prevádzkových stavov. Zároveň už jestvujúci spôsob a stav hydraulického vyregulovania je podrobovaný prehodnocovaniu z hľadiska hospodárnosti prevádzky a zvyšovania energetickej efektívnosti.
 

DEFINÍCIA PREVÁDZKYSCHOPNOSTI A FUNKČNOSTI SÚSTAV TEPELNÝCH ZARIADENÍ

Kedy je sústava tepelných zariadení prevádzkyschopná a funkčná? Ak každý prvok a časť sústavy je prevádzkyschopný a funkčný a každý prvok, časť sústavy a sústava ako celok spĺňa svoj účel, na ktorý bol určený. Pričom účel každého prvku, časti a celku sústavy je potrebné definovať minimálnymi prevádzkovými a kvalitatívnymi parametrami. Ak sú splnené tieto parametre, sústava je prevádzkyschopná a funkčná. Z hľadiska hospodárnosti prevádzky a energetickej efektívnosti, sústava tepelných zariadení je prevádzkyschopná a funkčná iba vtedy, ak sú splnené aspoň minimálne požiadavky na hospodárnosť prevádzky a energetickú efektívnosť pre danú sústavu tepelných zariadení.
 
 SPÔSOBY HYDRAULICKÉHO VYREGULOVANIA
Základný predpoklad pre úspešnú realizáciu hydraulického vyregulovania je
zmapovanie skutkového stavu sústavy, spracovanie údajov projektantom a vypracovanie
projektovej dokumentácie vrátane návodu na prevádzku a údržbu sústavy. V druhom
kroku je to samotná realizácia, t.j. inštalácia prvkov hydraulického vyregulovania, ich
nastavenie podľa vypočítaných hodnôt z projektovej dokumentácie a samotné overenie
funkčnosti hydraulického vyregulovania meraním s protokolárnym zápisom
projektovaných a meraných hodnôt.
Sústavy ÚK
Regulácia diferenčného tlaku a prietoku škrtením
a. dynamická (automatické regulátory diferenčného tlaku (ΔP) a prietoku,
premenlivá Kv hodnota ventilov v závislosti na konštantne nastavenom ΔP alebo
prietoku)
b. statická (regulačné ventily s pevne nastavenými hodnotami Kv ventilov)
Regulácia diferenčného tlaku a prietoku prepúšťaním
ΔP je regulovaný prepúšťaním časti prietoku z výstupu do spiatočky. Tento spôsob je
nehospodárny a sprevádzaný viacerými prevádzkovými problémami ako nespoľahlivosť
a neschopnosť udržať regulované parametre. Typ armatúr, ktorý sa reálne v praxi
používal na vyregulovanie sústavy, nebol pôvodne na tento účel určený.
Sústavy TV
a. statická regulácia prietoku regulačnými ventilmi s pevne nastavenou hodnotou Kv
b. dynamická regulácia prietoku regulačnými ventilmi s premenlivou hodnotou Kv na
základe teploty média
c. kombinované ventily (a+b)

NEŽIADUCE PREJAVY NEVYREGULOVANEJ A VYREGULOVANEJ
SÚSTAVY ÚK A TV

 

Nežiaduce prejavy nevyregulovanej sústavy ÚK:
 nedokurovanie dolných poschodí pri nízkych teplotách
 nedokurovanie horných poschodí v prechodnom období
 prekurovanie niektorých bytov na úkor ostatných nedokurovaných
 nedokurovanie a nízke teploty v kritických bytoch
 niekoľkonásobne väčšie prietoky teplonosného média oproti potrebnému prietoku
v sústave a z toho vyplývajúca väčšia spotreba elektrickej energie na čerpaciu
prácu
Nežiaduce prejavy nevyregulovanej sústavy ÚK:

 nedostatočná teplota vody na jednotlivých odberných miestach
 nutnosť odpúšťať veľké množstvo vody, kým nezačne tiecť teplá voda s teplotou
minimálne 45 °C
Nežiaducim prejavom vyregulovanej sústavy ÚK a TV je výskyt hluku. Ten je
spôsobený škrtením vysokého ΔP na regulačných armatúrach a je znakom nedostatočnej
funkčnosti hydraulického vyregulovania v zmysle uvedenej definície. Regulačné ventily
nepracujú vo svojom optimálnom pracovnom pásme.

 

HYDRAULICKÉ VYREGULOVANIE A VZDUCH AKO MOŽNÁ PRÍČINA
NEFUNKČNOSTI HYDRAULIKY

 

Vzduch býva častým dôvodom nefunkčnosti sústavy, a to rovnako ako pri ÚK, tak
aj pri TV. Zároveň vytvára nežiaduci hluk. Vzduch sa do sústavy dostáva pri každom
vypúšťaní a napúšťaní systému a aj samotným uvoľňovaním z média nasýteného
vzduchom pri zvyšovaní teploty média a vysokých ΔP na regulačných ventiloch.
Akékoľvek merania a posudzovanie funkčnosti hydraulického vyregulovania je
potrebné vykonať až po dôkladnom odvzdušnení sústav. Zároveň platí, že dôvodom
nefunkčnosti hydraulického vyregulovania môže byť vzduch v systéme.
Elimináciu zavzdušnenia hlavne ÚK je potrebné zakomponovať v prevádzkovom
poriadku systému. Predíde sa tak neodborným zásahom do sústavy a následným
nákladom spojeným s dodatočným zdĺhavým odvzdušňovaním.

 

OPTIMÁLNE PRACOVNÉ PÁSMO REGULAČNÝCH VENTILOV

 

Každý regulačný ventil má svoje optimálne pracovné pásmo. Ide o pásmo prietokov
(min, max) a diferenčných tlakov, v ktorom regulačný ventil plní svoj účel optimálne, bez
nežiaducich prejavov a stavov a bez nežiaducich následkov.
ΔP >> ako ΔPopt – prejavuje sa hlavne hlukom. Pri vysokých hodnotách nad ΔPopt môže
dôjsť v dôsledku kavitácie k vymytiu sedla ventilu, a teda jeho znehodnoteniu (TV).
Pri ventiloch s automatickou reguláciou diferenčného tlaku (ΔP), T pri vysokých
hodnotách nad ΔPopt ventil nie je schopný udržať regulovanú hodnotu.
ΔP << ako ΔPopt – regulačný ventil je pod svoj pracovný rozsah, čo prakticky znamená,
že neplní žiadnu regulačnú funkciu. Dôvodom môže byť to, že prioritu na seba prevzali
regulačné ventily pred alebo za týmto konkrétnym ventilom. Pri regulačnom ventile s
automatickou reguláciou ΔP umiestnenom na vstupe objektu to znamená, že nie je zo
strany dodávateľa tepla zabezpečený dostatočný dispozičný prietok.
Ideálne je, ak vyregulovanie sústavy je navrhnuté a prevádzkované tak, že všetky
regulačné prvky tohto vyregulovania budú pracovať trvale vo svojich optimálnych
pracovných pásmach.
Ak počas prevádzky sústavy dochádza k dynamickým zmenám parametrov
napr. z dôvodu regulácie teploty na termoregulačných ventiloch užívateľmi
(mení sa tak požadovaný prietok), tieto dynamické zmeny je možné dostatočne
kompenzovať len dynamickou reguláciou, t.j. automatickou reguláciou veličiny,
ktorá dynamickú zmenu vyvolala.

NÁSTROJE NA DIAGNOSTIKU HYDRAULIKY SÚSTAV TEPELNÝCH
ZARIADENÍ

Dôležitým nástrojom na diagnostiku sústav sú meracie zariadenia, ktorými je
možné merať parametre sústavy.
Ide o nasledujúce parametre: teplota, tlak, diferenčný tlak a prietok (meraný priamo
alebo prepočítavaný z hodnoty ΔP, Kv).
Na diagnostiku sústav ÚK je ideálne meracie zariadenie s meraním hodnôt tlaku,
diferenčného tlaku a prietoku. Nutným predpokladom pre samotné meranie potrebných
parametrov tlaku, diferenčného tlaku a prietoku je existencia meracích miest a ich vhodné umiestnenie. Ide o meracie vstupy na regulačných ventiloch a vypúšťacích
ventiloch umiestnených v sústave.
Ideálne je, ak sú meracie miesta umiestnené tak, že je možné merať P, ΔP, a V na
každom vstupe, vetve a ventile. Za určitých podmienok je možné pri absencii meracieho
vstupu požadovanú hodnotu vypočítať z ostatných merateľných hodnôt.
Pomôcka pre výpočet prietoku z nameraného ΔP a známeho Kv:
http://www.tzb-info.cz/tabulky-a-vypocty/48-prutokovy-soucinitel-kv-a-graf-tlakovychztrat
K dispozícii sú aj meracie prístroje na princípe priameho merania prietoku. Tieto si
ale vyžadujú inštaláciu armatúr na to určených.
Sústava TV je otvorená sústava, a teda meranie prietokov na diagnostiku
funkčnosti hydraulického vyregulovania je o to komplikovanejšie. Každá otvorená batéria
dramaticky mení merané hodnoty a skresľuje výsledné meranie. Pri diagnostike sústavy
teplej vody je preto vhodné merať priamo priebehy teplôt v čase, a to súčasne na vstupe
a jednotlivých stúpačkách. Takéto meranie dostatočne zdokumentuje sústavu vo
všetkých prevádzkových stavoch (ranná špička, denná prevádzka, nočná prevádzka).
Z týchto hodnôt a údajov o tepelných stratách rozvodu je potom následne možné
v prípade potreby prepočítať prietoky. Tento spôsob diagnostiky je najvhodnejší pre
zistenie stavu dodávky a hydraulického vyregulovania sústavy TV.

METODIKA KONTROLY A UDRŽIAVANIA HYDRAULICKÝCH SÚSTAV
TEPELNÝCH ZARIADENÍ

Čo je potrebné mať k dispozícii pred kontrolou sústav:
 Základné údaje o objekte – sústava, zdroj, dodávateľ, správca, ...
 Projektovú dokumentáciu z vyregulovania SV, TV s potrebnými parametrami na
diagnostiku. Nie všetky projekty tieto údaje obsahujú. Takto vypracovaný
projekt je pre následnú diagnostiku nedostatočný!
 Návod a prevádzkový poriadok sústavy. V ideálnom prípade prevádzkový poriadok
by mal byť súčasťou projektovej dokumentácie hydraulického vyregulovania.
Projektant by v ňom mal okrem návodu na údržbu a prevádzku sústavy definovať
periodicitu a minimálny rozsah kontrol sústavy.
 Informácie o všetkých relevantných zmenách a zásahoch na sústave, ktoré by
mohli ovplyvniť hydrauliku sústavy. Ide hlavne o výmeny a montáže armatúr,
samotných rozvodov, meračov, demontáže VT, pripájanie, odpájanie vetiev,
zateplenie BD a rozvodov, montáž PRVN, atď.
 Informácie o problémoch, ktoré zaznamenali priamo užívatelia sústavy.
Kontrola a diagnostika sústavy ÚK pozostáva:
Práce, ktoré je možné vykonať mimo vykurovacej sezóny:
Kontrola skutkového stavu voči projektovanému, vizuálna kontrola stavu a funkčnosti
armatúr, ich prednastavení, kontrola stavu rozvodov a izolácií.
Práce, ktoré je možné vykonať len počas vykurovania:
Meranie skutočných hodnôt na všetkých uzloch sústavy, prietokov a tlakov, diferenčných
tlakov a porovnanie s projektovými hodnotami.
Na tomto mieste je potrebné uviesť, že nutný rozsah týchto meraní je daný
spôsobom hydraulického vyregulovania a mal by byť špecifikovaný priamo projektantom
vyregulovania v prevádzkovom poriadku alebo návode k sústave.
V praxi to znamená, že napr. pri sústave ÚK vyregulovanej na vstupe a stúpačkách
ÚK regulačnými ventilmi s pevným nastavením Kv hodnoty a osadenými
termoregulačnými ventilmi, je nevyhnutná len kontrola prednastavení na regulačných
ventiloch a meranie vstupnej hodnoty ΔP, na ktorý bol objekt projektovaný. Ak ΔP
objektu na vstupe je zhodné s ΔP projektovaným a regulačné ventily na jednotlivých
stúpačkách sú nastavené zhodne s projektovou dokumentáciou, nie je dôvod sa
domnievať, že sústava nie je hydraulicky vyregulovaná a nepracuje správne.
Na druhej strane z pohľadu prevádzkových stavov, ktoré môžu nastať v takto
vyregulovanej sústave možno konštatovať, že pri takto vyregulovanom objekte nie je
možné zabezpečiť trvale hydraulické vyregulovanie v zmysle definície uvedenej v kapitole
č.3.
Tak, ako už bolo spomenuté, termoregulačné ventily na VT sú dynamickým
prvkom, ktorý môže dostatočne kompenzovať iba dynamická regulácia, t.j. automatická
regulácia ΔP a V na základe vyvolaných dynamických zmien v sústave. Je ideálne, ak je
takýmto spôsobom vyregulovaný vstup a každá relevantná vetva sústavy. Aj takto
vyregulovaná sústava alebo sústavy v okruhu zdroja ale nebudú pracovať správne, ak
nebude regulovaná čerpacia práca a teda regulačné ventily nebudú pracovať vždy vo
svojom optimálnom pracovnom pásme.
Sústavy, pri ktorých je riešené hydraulické vyregulovanie reguláciou ΔP
prepúšťaním, je potrebné prehodnotiť a prepracovať na spôsob s reguláciou ΔP
škrtením. Dôvodom je hlavne hospodárnosť prevádzky dodávateľa tepla, možné problémy
presnosti merania dodaného tepla, ale aj samotná spoľahlivosť hydraulického
vyregulovania systému.
Kontrola a diagnostika sústavy TV pozostáva:
Kontrola skutkového stavu voči projektovanému, vizuálna kontrola stavu a funkčnosti
armatúr, ich prednastavení, kontrola stavu rozvodov a izolácií. Súčasné meranie teplôt na
prívode a spiatočke na vstupe objektov, jednotlivých vetvách a stúpačkách.
Dôležité je, aby merania prebiehali súčasne, dostatočne dlho (z praxe ideálne
piatok až pondelok) a s čo najkratšou periodicitou záznamov (1-3 min).
Čo má byť výsledkom kontroly a diagnostiky sústav?:
Výsledkom kontroly a diagnostiky má byť správa obsahujúca nasledujúce údaje:
1. Popis objektu a jeho základných parametrov
Adresa objektu, Popis a typ sústavy, Zdroj tepla a Dodávateľ tepla,
Správca, ...
2. Dátum konania a rozsah a výsledky predchádzajúcej kontroly
3. Vykonané, nevykonané opatrenia zo záverov predchádzajúcej kontroly
4. Zmeny medzi poslednou a aktuálnou kontrolou
Výmeny VT, Montáže a demontáže VT, Rekonštrukcie rozvodov, Výmena
ventilov, Zateplenie, ...
5. Popis rozsahu vykonanej kontroly
6. Zdokumentovaný skutkový stav
7. Vykonané zásahy priamo pri kontrole
8. Stanovisko k funkčnosti / nefunkčnosti sústavy
9. Zdôvodnenie k stanovisku
10. + - aktuálneho stavu
11. Návrhy opatrení na zlepšenie stavu
12. Odôvodnenie návrhov, prínosy pre vlastníka objektu, resp. bytov
13. Špecifikácia a rozsah navrhovaných zmien
14. Prílohy: protokoly z kontroly, merania, ...

 

ZÁVER
Od roku 1998 boli vynaložené značné prostriedky vlastníkov bytov a budov a bolo
inštalované obrovské množstvo armatúr a prvkov na zabezpečenie hydraulického
vyregulovania sústav tepelných zariadení. Pre zabezpečenie ich efektívnosti v čase
a zhodnotenie takto vynaložených investícií, je ale potrebné zabezpečiť ich správnu
funkčnosť a posudzovať ich technickú a technologickú aktuálnosť v čase. V súčasnosti
neexistuje jednotná metodika pre realizovanie kontrol za účelom prevádzky schopnosti
a funkčnosti hydraulických sústav tepelných zariadení. Vytvorenie a zadefinovanie rámca
požiadaviek a postupov v tejto oblasti by definovalo minimálny štandard a v konečnom
dôsledku bolo prínosom hlavne pre užívateľov týchto sústav.