Modernizacja układu c.o.

Mogłoby się wydawać, że modernizacja źródła ciepła jest bardziej opłacalna niż ograniczanie strat ciepła. Jednak praktyka pokazuje, że modernizacja układu c.o. nie zawsze przynosi po-żądany efekt. Przekonali się już o tym ci, którzy z ogrzewania węglem przeszli na ogrzewanie olejem. Wysokie koszty ogrzewania zmuszają użytkowników do wykonanie dalszych prac termomodernizacyjnych: ocieplenia, wymiany okien...

Kotłownia jednak będzie za duża i będzie pracować nieekonomicznie. Przy równoczesnym zmniejszeniu strat w budynku i modernizacji układu c.o. zapotrzebowanie na moc obniża się o co najmniej o 50%. Zmodernizowana kotłownia będzie mniejsza a więc i tańsza niż przy wymianie tylko kotłowni. Termomodernizacja musi być prowadzona kompleksowo.

Podstawowe zalety modernizacji c.o.

• Zmniejszenie obliczeniowego zapotrzebowania na moc cieplną oraz sezonowego zużycia ciepła do ogrzewania pomieszczeń, czyli zmniejszenie kosztów ogrzewania budynku. Czas zwrotu poniesionych nakładów na modernizację c.o. zazwyczaj nie przekracza 3-4 lat.
• Poprawa warunków komfortu cieplnego oraz podwyższenia sprawności regulacji eksplo-atacyjnej. Prawidłowo wykonana modernizacja c.o. pozwala zapewnić w mieszkaniach ocze-kiwana temperaturę.
• Ograniczenie strat przesyłania i rozdziału ciepła w instalacji, a także podwyższenie jako-ści jej eksploatacji.
• Usunięcia „wrodzonych” wad systemów ogrzewań dotychczas stosowanych w Polsce.
• Zwiększenie niezawodności dostawcy ciepła i trwałości eksploatacyjnej instalacji.

Podjęcie decyzji o zakresie i wariancie modernizacji wewnętrznej instalacji c.o. (wraz ze źró-dłem ciepła) powinno być poprzedzane diagnostyką stanu technicznego budynku oraz instala-cji. Dopiero na podstawie wyników tej diagnostyki można ustalić zakres prac modernizacyj-nych oraz wybrać optymalny wariant modernizacji.

Wielkość nakładów na modernizację wewnętrznych instalacji c.o. zależy od zakresu prac mo-dernizacyjnych, przyjętego wariantu modernizacji, mocy cieplnej instalacji oraz możliwych do uzyskania oszczędności w zużyciu ciepła. Wskaźnikowe koszty różnych wariantów mo-dernizacji instalacji c.o.:

Weryfikacja mocy zamówionej.

Na Dolnym Śląsku jest ok. 1,0 mln mieszkań wyposażonych w instalację c.o. (około 600 tyś w miastach i około 200 tyś. na wsi). Niewielka cześć obiektów ma zweryfikowaną moc ciepl-ną potrzebną do zawarcia umowy z dostawcą ciepła. Oszczędności choć na papierze mogą sięgać nawet 15%. Pierwszy korkiem powinno być zweryfikowanie parametrów energetycz-nych potrzebnych do zawarcia umowy z dostawcą ciepła. Dotyczy to zarówno systemów

scentralizowanych, jak i obiektów wyposażonych w kotłownie wbudowane.

Charakterystyka techniczna prac modernizacyjnych

Do podstawowych wad rozwiązania instalacji c.o. należą:

• Pionowe rozregulowanie hydrauliczne i cieplne,
• Zyski ciepła od pionów i gałązek (nieuwzględniane w bilansie cieplnym ogrzewanych pomieszczeń) oraz duże schłodzenie wody w rurociągach zasilających grzejniki,
• Krążenie wody przez sieć odpowietrzającą,
• Znaczne ubytki wody grzejnej w instalacji uzupełniane nieuzdatnianą wodą wodociągo-wą,
• Zapowietrzanie grzejników na najwyższych kondygnacjach.
• Utrudniony pomiar zużycia ciepła do ogrzewania mieszkań,
• Ograniczona możliwość regulacji miejscowej, a w konsekwencji nadmierne zużycie cie-pła,
• Duża awaryjność instalacji (korozja przewodów i wymienników ciepła).

Ogólnie można stwierdzić, że w praktyce mogą wystąpić, w zależności od uwarunkowań technicznych i ekonomicznych, następujące warianty modernizacji instalacji:

Wariant I – cieplne i hydrauliczne dostosowanie istniejącej instalacji c.o. do zmniejszonych potrzeb cieplnych budynku będących wynikiem jego termorenowacji.

Zakres prac:

• chemiczne płukanie instalacji,
• ograniczenie ubytków wody instalacyjnej w wyniku wymiany przygrzejnikowych zawo-rów dławicowych na bezdławnicowe zawory z głowicami termostatycznymi, wymiany pomp dławicowych na bezdławnicowe (hermetyczne), wykonanie zbiornika wody uzdatnionej (ewent. stacji uzdatniania wody) i doprowadzenie rury przelewowej z otwartego naczynia wzbiorczego do zbiornika wody uzdatnionej,
• wykonanie niezbędnych prac remontowych w źródle ciepła (wymiana wymienników cie-pła, kotłów itp.).
• likwidacja centralnej nici odpowietrzającej i zastąpienie jej indywidualnymi odpowietrz-nikami na pionach,
• likwidacja krążenia wody rurami bezpieczeństwa przez naczynie wzbiorcze (zabezpie-czenie zgodne z wymaganiami normy PN-91/B-0213),
• zamontowanie w źródle ciepła programowalnych regulatorów pogodowych,
• wykonanie projektu technicznego instalacji z określeniem wymaganych nastaw zaworów regulacyjnych.

Koszt powyższych prac modernizacyjnych wynosi od 15 do 25% kosztu całkowitej wy-miany instalacji.

Wariant II – polega na wymianie skorodowanej sieci przewodów rozprowadzających, przy czym pozostawione są grzejniki z ogniw żeliwnych, które powinny być poddane płukaniu. Układ instalacji pozostaje bez zmiany, przy czym na ogół wprowadza się jej hermetyzację, która wymaga zastosowania:

• automatycznych zaworów odpowietrzających,
• bezdławnicowej armatury zaporowej oraz termostatycznych zaworów grzejnikowych,
• bezdławnicowych pomp obiegowych,
• zamkniętych naczyń wzbiorczych z zaworami bezpieczeństwa.

Koszt powyższych prac modernizacyjnych stanowi 30 do 40% kosztów całkowitej wymiany instalacji c.o.

Wariant III – jest to całkowita wymiana instalacji oraz zmiana jej systemu . W wa-riancie III każde mieszkanie zasilane jest z własnego węzła zlokalizowanego wewnątrz lub na zewnątrz mieszkania. Woda instalacyjna doprowadzona jest ze źródła (kotłowni, węzła cie-płowniczego) do poszczególnych węzłów za pomocą tradycyjnego systemu dwururowego.

Węzeł mieszkaniowy wyposażony jest w rozdzielacze (gdy w instalacji mieszkaniowej wy-stępuje kilka obwodów), armaturę odcinającą, regulacyjną oraz pomiarową (ciepłomierze).

Taki system ogrzewania jest korzystniejszy niż tradycyjny, szczególnie w budynkach wyso-kich i o zwiększonej izolacyjności cieplnej.

Kompleksowa modernizacja wewnętrznej instalacji c.o umożliwia poprawę sprawności wy-twarzania, regulacji, przesyłu i wykorystania.

Poprawa sprawności wytwarzania:

Wymiana kotłów opalanych paliwem stałym na wysokosprawne kotły gazowe lub olejowe umożliwia zwiększenie sprawności wykorzystania energii zawartej w paliwie pierwotnym o 20 do 30%. Przy zamianie pieców kaflowych na wyskosprawne gazowe kotły kondensacyjne zwiększenie sprawności wytwarzania może sięgać nawet 70%.

Przykładowe sprawności wytwarzania dla różnych nośników energii i typów kotłów:

0,50-0,65 : kotły wyprodukowane przed 1980 na paliwo stałe (węgiel, koks)

0,65-0,75 : kotły wyprodukowane po 1980 na paliwo stałe (węgiel, koks)

0,65-0,86 : kotły z palnikami atmosferycznymi i regulacją ON-OFF na paliwo gazowe lub płynne

0,75-0,88 : kotły z palnikami wentylator i ciągłą regulacją spalania na paliwo gaz lub płynne

0,95-1,0 : kotły kondensacyjne na paliwo gazowe

0,25-0,40 : piece ceramiczne (kaflowe) na paliwo stałe

0,55-0,65 : piece metalowe na paliwo stałe

0,94 : kotły elektryczne przepływowe

0,97 : kotły elektryczne

1,00 : kotły elektrotermiczne

0,57-0,63 : kotły wrzutowe z obsługą ręczną do 100kW na paliwo stałe (słoma)

0,65-0,72 : kotły wrzutowe z obsługą ręczną do 100kW na (drewno, polana, brykiety)

0,65-0,70 : kotły wrzutowe z obsługą ręczną > 100kW na paliwo stałe (słoma)

0,77-0,83 : kotły wrzutowe z obsługą ręczną > 100kW na (drewno, polana, brykiety)

0,65-0,75 : kotły powyżej 100kW do 600kW na słomę

0,80-0,85 : kotły powyżej 100kW do 600kW na (drewno, polana, brykiety)

0,80-0,85 : kotły z paleniskiem retortowym na paliwo stałe (węgiel)

0,85 : kotły automatyczne z mechanicznym podawaniem paliwa powyżej 500kW

Wymiana kotła węglowego z lat 80-siątych o sprawności 0,65 na nowoczesny kocioł kondensacyjny na gaz o sprawności 0,98 przyniesie zmniejszenie zużycia paliwa o 33 %. Koszt produkcji bezpośrednie z uwzględnieniem sprawności w kotłowni gazowej wzrosną z 23,1 zł/GJ do 28 zł/GJ. Zmaleją jednak znacznie koszty obsługi, które w kotłowni węglowej stanowią aż nawet 2/3 całkowitej ceny ciepła. Koszty całkowite w kotłowni węglowej wynoszą w zazwyczaj w kotłowniach małej i średniej mocy (do 500 kW) wynoszą powyżej 45 zł/GJ, w kotłowni gazowej do 42 zł/GJ.

Przy wyborze kotła należy również rozważyć z jakiego paliwa będzie produkowane ciepło. Końcowe koszty za ciepło zależą również od samej ceny paliwa. Wiele gmin i spółdzielni mieszkaniowych przygotowując modernizację kotłowni zdecydowało się na olej opałowy. Dziś koszty eksploatacji wzrosły na tyle, że zmuszają do poszukiwania dalszych oszczędności a nawet do kolejnej zmiany nośnika energii. Uniknąć tego typu błędów można tylko przez realizację kompleksowej termomodernizacji. Przy wyborze nośnika energii należy wykonać obliczenia pełnych kosztów produkcji 1 GJ uwzględniającą koszty paliwa, sprawność wytwa-rzania, koszty obsługi i koszty opłat ekologicznych w Polsce i w Unii Europejskiej, dobrze jest wykonać dodatkowo analizy wzrostu cen nośników energii.

Dziś do najtańszy źródeł energii należy gaz ziemny, ale należy się liczyć, że cena gazu wzro-śnie w krótkim czasie o co najmniej 60%-70%. Być może rozwiązaniem jest biomasa. Na Dolnym Śląsku w nadmiarze występuje słoma, która zazwyczaj jest spalana na polach lub nie jest wykorzystywana do innych potrzeb w rolnictwie. Gminy o charakterze wiejskim powinny wykorzystywać biomasę do celów energetycznych budując kotłownie na słomę w szkołach i innych budynkach publicznych.

Poprawa sprawność regulacji

Modernizacja kotłowni nie zawsze doprowadzane jest do końca. Zazwyczaj z braku środków ograniczenia obejmują stosowanie automatyki pogodowej i zaworów termostatycznych. W dalszym ciągu regulacją zajmują się ludzie. Sterowanie ręczne właściwie można uznać jako działanie przynoszące straty. Prawidłowe ustawienie automatyki pogodowej pozwala zasto-sować przerwy dobowe a w budynkach publicznych również i tygodniowe. Ponadto całodo-bowa kontrola pracy kotła i temperatury zewnętrznej chroni budynek przed przegrzewaniem i niedogrzewaniem, które występuje zawsze przy obsłudze ręcznej. Dodatkowo za stosowa-niem automatyki pogodowej przemawia dodatkowe zmniejszenie kosztów obsługi, które w znaczy sposób wypływają na całkowitą cenę ciepła. Rocznie na ręczną obsługę należy wydać dodatkowo około 3000 do 5000 zł, co stanowi czasami więcej niż koszt kompletnej automa-tyki pogodowej.

Możliwe do osiągnięcia efekty to zmniejszenie rocznego zużycia ciepła o 5 do 15% w wyniku zwiększenia sprawności regulacji eksploatacyjnej dzięki zastosowaniu zaworów termoregula-cyjnych i układów automatycznej regulacji pogodowej. Dodatkowo zastosowanie dobowych przerw pozwoli zaoszczędzić jeszcze 5%. Wybór rozwiązania powinien zagwarantować pro-gramowanie eksploatacji instalacji czy to w węźle ciepłowniczym czy w kotłowni.

Oszacowanie sprawności regulacji może być dokonane na podstawie metody obliczeniowej określonej w ustawie termomodernizacyjnej. W przybliżeniu można przyjąć, że sprawność regulacji wynosi:

co najmniej 0,75 : dla systemów z centralnym systemem regulacji, bez automatyki pogodowej i bez zaworów termostat

co najmniej 0,85 : dla systemów z centralnym systemem regulacji, z automatyką pogodową lecz bez zaworów termostat

nie więcej niż 0,95: dla systemów z elementami grzejnymi z termostatami, o dużej bezwład-ności cieplnej

nie więcej niż 0,99: dla systemów z elementami grzejnymi z termostatami, o znikomej bez-władni cieplnej

Ograniczenie strat przesyłu i rozdziału ciepła:

Zazwyczaj użytkownicy oceniają instalacje c.o. i c.w.u. na podstawie spełnienia wyznaczonej jej funkcji. Pytania pojawiają się gdy porównywane jest zużycie ciepła w jednakowych bu-dynkach posiadających tej samej klasy kotły lub węzły jednak różniące się rozwiązaniami instalacji wewnętrznej. Różnice w zużyciu ciepła mogą sięgać nawet 20%.

Na podstawie Ustawy Termomodernizacyjnej sprawności przesyłania można przy-jąć:

1,00 : źródło ciepła w pomieszczeniu

0,95 : instalacja c.o. z przewodami w dobrym stanie technicznym

0,90 : instalacja c.o. z przewodami w złym stanie technicznym

Sprawność wykorzystania można przyjąć:

1,0 : ogrzewanie podłogowe

0,95 : ogrzewanie tradycyjne, grzejniki prawidłowo usytuowane

0,90 : ogrzewanie tradycyjne, grzejniki z osłoną

0,80-0,90 : ogrzewanie tradycyjne, obudowa grzejników nie uwzględniona w projekto-waniu

Opomiarowanie systmu grzewczego

Wprowadzenie opłat za ciepło w oparciu o rozliczenia indywidualne zachęca do racjonalnego wykorzystania dostarczanego do mieszkania ciepła. Rozliczanie indywidualne zachęca do przykręcania zaworów termostatycznych w okresie, w którym nikogo nie ma w domu. Uzy-skane dodatkowe oszczędności w zużyciu ciepła sięgać mogą 5%-10%. Oszczędności zależne są od zasobności mieszkańców oraz od preferencji termicznych.

Połączenie modernizacji wewnętrznej instalacji c.o. z kompleksową termorenowacją budynku (ocieplenie, poprawa szczelności itp.) zapewnia zmniejszenie zużycia ciepła o 45%-70% w zależności od rodzaju, kubatury i charakterystyki cieplnej budynku.

Dodatkowo modernizacja systemu grzewczego zgodnie z nowoczesnymi wytycznymi projek-towania zwiększa niezawodności i trwałości instalacji oraz ma wpływ na poprawę warunków komfortu cieplnego w pomieszczeniach przy zmniejszeniu zużycia ciepła.

Zmniejszenie zużycia ciepła do ogrzewania w wyniku modernizacji źródła ciepła (węzła cie-płowniczego lub kotła), zwiększenia sprawności regulacji eksploatacyjnej przez zastosowanie właściwie dobranych zaworów termoregulacyjnych i układów centralnej automatycznej regu-lacji pogodowej z możliwością indywidualnego programowania działania instalacji c.o. w węźle ciepłowniczym lub w kotłowni wbudowanej oraz ograniczenia strat przesyłania i roz-działu ciepła w wyniku eliminacji wad systemowych dotychczas stosowanych rozwiązań in-stalacji c.o.

PRZEPISY, NORMY , LITERATURA

• Obwieszczenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 4 lutego 1999 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 15 z dnia 25 lutego 1999 r., poz. 140).
• Rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 sierpnia 1999 r. w sprawie warunków technicznych użytkowania budynków mieszkalnych (Dz. U. Nr 74 z dnia 9 września 1999 r. , poz. 836).
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa z dnia 19 grudnia 199 r. w sprawie aprobat i kryteriów technicznych dotyczących wyrobów budowlanych (Dz. U. Nr 10/95, poz. 48).
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 18 lutego 1999 r. w sprawie wymagań w zakresie efektywności energetycznej, jakie powinny spełniać urządzenia produkowane w kraju i importowane oraz wymagań w zakresie stosowania etykiet i charakterystyk tech-nicznych (Dz. U. Nr 16 z dnia 26 lutego 1999 r., poz. 145).
• PN-91/B-02020. Ochrona cieplna budynków. Wymagania i obliczenia.
• PN-91/B-02413. Ogrzewnictwo i ciepłownictwo. Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych systemu otwartego. Wymagania.
• PN-91/B-02414. Ogrzewnictwo i ciepłownictwo. Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych systemu zamkniętego z naczyniami wzbiorczymi przeponowymi. Wymagania.
• PN-91/B-02416. Ogrzewnictwo i ciepłownictwo. Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych systemu zamkniętego przyłączonych do sieci cieplnych. Wymagania.
• PN-91/B-02420. Ogrzewnictwo. Odpowietrzenie instalacji ogrzewań wodnych. Wyma-gania.
• PN-93/C-04607. Woda w instalacjach ogrzewania. Wymagania w zakresie jakości wody.
• PN-EN442-1. Grzejniki centralnego ogrzewania. Wymagania i warunki techniczne.
• PN-EN442-2. Grzejniki centralnego ogrzewania. Moc cieplna i metody badań..

[1] Mielnicki J.S.: Centralne ogrzewanie. Regulacja i eksploatacja. Arkady, Warszawa 1985

[2] Rabjan R., Dzierzgowski M.: Ogrzewanie podłogowe. Poradnik. COIB, Warszawa 1995

[3] Kołodziejczyk W., Płuciennik M.: Wytyczne projektowania instalacji centralnego ogrzewania. COBR-TI „INSTAL”, Warszawa 19994

[4] Rabjan R.: Racjonalizacja zużycia ciepła w budynkach mieszkalnych wyposażonych w instalację centralnego ogrzewania. Ogrzewnictwo praktyczne 3/1996.

[5] Rubik M.: Inwestycje komunalne w ochronie środowiska. Poradnik inwestora. Cz. IV. Ochrona powietrza. PROEKO Sp. z o.o., Warszawa 1995