Σημαντικές ειδήσεις

Ανακαίνιση συστήματος θέρμανσης

Άρθρο του Mikko Iivonenn*

Γενική επισκόπηση της δομής και λειτουργίας ενός συστήματος θέρμανσης στην ανακαίνιση πολυκατοικιών

Η κεντρική θέρμανση, ιδιαίτερα η θέρμανση ζεστού νερού χρήσης, όπου οι μεταφορείς θερμότητας που χρησιμοποιούνται είναι θερμαντικά σώματα, είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος συστήματος θέρμανσης σε όλα τα μέρη όπου, κατά τις κρύες εποχές του έτους, απαιτείται συνεχής θέρμανση. Μόνο στην Ευρώπη, εκτιμάται ότι χρησιμοποιούνται ένα δισεκατομμύριο θερμαντικά σώματα.

Υπάρχει ένας λόγος για τη δημοτικότητά τους: Τα σωστά σχεδιασμένα και σωστά κατασκευασμένα συστήματα με θερμαντικά σώματα λειτουργούν αξιόπιστα, διαρκούν πολύ και προσφέρουν εξαιρετική θερμική άνεση. Η αξιοπιστία τους ενισχύεται από δεκαετίες εμπειρίας χρήστη για τη λειτουργία τόσο των μεμονωμένων εξαρτημάτων όσο και του συνολικού συστήματος.

Όσον αφορά τη δομή των σωληνώσεων τους, τα δίκτυα θερμαντικών σωμάτων είναι δύο βασικών τύπων: συστήματα ενός σωλήνα (μονοσωλήνιο) και συστήματα δύο σωλήνων (δισωλήνιο) (Σχήμα 1). Το δισωλήνιο σύστημα είναι μακράν το πιο δημοφιλές για μεγάλα κτίρια και πολυκατοικίες. Σε κάποιο βαθμό, το μονοσωλήνιο σύστημα χρησιμοποιείται κυρίως σε μικρά κτίρια. Λόγω του κακού βαθμού απόδοσης στις επιστροφές του νερού και της συνεπαγόμενης χαμηλής ενεργειακής απόδοσης, συνιστάται η μετάβαση από μονοσωλήνιο σε δισωλήνιο σύστημα.


Σχήμα 1. Δομή δικτύου θερμαντικών σωμάτων: δισωλήνιο σύστημα (αριστερά) και μονοσωλήνιο σύστημα (δεξιά)

Αυτή η παρουσίαση επικεντρώνεται σε δίκτυα θερμαντικών σωμάτων σε πολυκατοικίες που έχουν ανακαινιστεί. Είναι επίσης ζωτικής σημασίας να μπορεί να γίνει ανακαίνιση στα συστήματα θέρμανσης ενώ οι κάτοικοι βρίσκονται στο χώρο του κτιρίου. Εάν είναι δυνατόν να μετακινηθούν οι κάτοικοι σε προσωρινή στέγαση για όλη τη διάρκεια της ανακαίνισης, αυτό θα προσφέρει ευκαιρίες για άλλους τύπους τεχνικών λύσεων.

Ενέργειες που πρέπει να εκτελεστούν σε δίκτυο θέρμανσης κατά τη διάρκεια της ανακαίνισης.

Επειδή η ανακαίνιση του κτιριακού δυναμικού διέπεται από τις απαιτήσεις Ευρωπαϊκών Προδιαγραφών για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων σε επίπεδο κτηρίου σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας (nZEB), οι ενέργειες ανακαίνισης πρέπει να διασφαλίζουν την επίτευξη του στόχου ενεργειακής απόδοσης, και οι επισκευές να συμβάλλουν στη δημιουργία των προϋποθέσεων για να γίνουν τα κτίρια ουδέτερα στο αποτύπωμα εκπομπών άνθρακα.

Σε παλιά κτίρια, η βασική εστίαση στην ενεργειακή αναβάθμιση είναι η μείωση των απωλειών θερμότητας από το περίβλημα του κτιρίου, όπως η αντικατάσταση παραθύρων και εξωτερικών θυρών και η βελτίωση της θερμομόνωσης. Οι ενέργειες που αποσκοπούν στην αύξηση της ενεργητικής ενεργειακής απόδοσης περιλαμβάνουν, π.χ., τη μετάβαση σε συστήματα ουδέτερου αποτυπώματος άνθρακα για παραγωγή θερμότητας, εγκατάσταση εξοπλισμού ανάκτησης θερμότητας, μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικών συσκευών, ρυθμίσεις για τη μείωση της κατανάλωσης νερού βρύσης (ιδιαίτερα ζεστό νερό χρήσης) και εφαρμογή μέτρησης κατανάλωσης νερού και ενέργειας. Τα συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας των κτιρίων εγκαθίστανται με ολοένα αυξανόμενο ρυθμό. Η μείωση των αναγκών ψύξης και η εγκατάσταση πιο ενεργειακά αποδοτικών συστημάτων ψύξης αποτελούν επίσης σημαντικό μέρος της ανακαίνισης.

Μία από τις πιο ενεργειακά και οικονομικά αποδοτικές ενέργειες που μπορεί να γίνει είναι η ενίσχυση των δικτύων θερμαντικών σωμάτων και η μετατροπή τους σε συστήματα θέρμανσης χαμηλής θερμοκρασίας. Τα συστήματα θέρμανσης και η λειτουργία τους είναι καθοριστικής σημασίας για τη θερμική άνεση, την ενεργειακή απόδοση και το ενεργειακό κόστος.

Για να βελτιωθεί η ενεργειακή απόδοση της παραγωγής θερμότητας σε περιοχές όπως οι αντλίες θερμότητας και η τηλεθέρμανση, οι θερμοκρασίες του δικτύου θέρμανσης πρέπει να φθάσουν σε πολύ χαμηλότερο επίπεδο από ό, τι πριν (Σχήμα 2). Ο στόχος είναι να βελτιωθεί η αποδοτικότητα της παραγωγής θερμότητας και ταυτόχρονα να μειωθεί το κόστος παραγωγής θερμικής ενέργειας.

Σχήμα 2. Παραδείγματα: Το παλιό κτίριο (αριστερά) έχει υψηλές θερμοκρασίες νερού ροής και κυρτή καμπύλη θέρμανσης. Τα νέα ή ανακαινισμένα παλιά κτίρια (δεξιά) έχουν χαμηλές θερμοκρασίες νερού ροής λόγω της χαμηλής ζήτησης θερμότητας και μιας κοίλης καμπύλης θέρμανσης λόγω της υψηλής επιρροής των ηλιακών και εσωτερικών θερμικών κερδών.

Η ενεργειακή αναδιαμόρφωση ενός κτιρίου αλλάζει ορισμένα χαρακτηριστικά του κτιρίου. Οι ανάγκες θέρμανσης των δωματίων αλλάζουν, όπως και οι λόγοι των αναγκών θέρμανσης μεταξύ των διαφόρων δωματίων. Αυτό σημαίνει ότι το δίκτυο θέρμανσης πρέπει να επανασχεδιαστεί με διαστάσεις προσαρμοσμένες στις νέες συνθήκες και απαιτήσεις. Σε γενικές γραμμές, αυτό που πρέπει να διατηρηθεί από το παλαιότερο σύστημα είναι οι κεντρικές γραμμές του δικτύου θέρμανσης και οι στήλες. Είναι πρέπον να αντικαθίστανται οι σωλήνες σύνδεσης θερμαντικού σώματος με καινούργιους όταν είναι δυνατόν (Σχήμα 3).

Σχήμα 3. Ένα σωστά διαστασιοποιημένο θερμαντικό σώμα θα έχει μια μεγάλη επιφάνεια που εκπέμπει θερμότητα. Ένα νέο θερμαντικό σώμα και οι βαλβίδες του είναι πιο εύκολο να εγκατασταθούν όταν αντικαθίστανται οι σωλήνες σύνδεσης του από στήλες έως το καλοριφέρ.

Τα νέα καλοριφέρ θα πρέπει να έχουν τη σωστή διάσταση στο σωστό μέγεθος για ένα σύστημα χαμηλής θερμοκρασίας, διασφαλίζοντας παράλληλα ότι η επιφάνεια που εκπέμπει θερμότητα είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη, λαμβάνοντας υπόψη τον διαθέσιμο χώρο για εγκατάσταση. Οι βαλβίδες καλοριφέρ πρέπει να αντικατασταθούν με σωστά ρυθμισμένες θερμοστατικές βαλβίδες. Οι υπάρχουσες κεντρικές στήλες πρέπει να είναι εξοπλισμένες με αυτόματες βαλβίδες ελέγχου διαφορικής πίεσης (βαλβίδες εξισορρόπησης). Το δίκτυο θέρμανσης πρέπει να είναι εξισορροπημένο χρησιμοποιώντας υπολογισμένες τιμές. Συνιστάται επίσης η ρύθμιση του ελεγκτή θερμοκρασίας και του κυκλοφορητή.

Σε ένα ενεργειακά αποδοτικό κτίριο, έως και το 60-80% των αναγκών θέρμανσης κατά τη διάρκεια μιας περιόδου θέρμανσης μπορεί να καλυφθεί από θερμικά κέρδη από τους κατοίκους και τις ηλεκτρικές συσκευές και από την άμεση ακτινοβολία του ήλιου. Το θερμαντικό σώμα και ο θερμοστάτης μαζί, καθιστούν δυνατή τη χρήση ποσοστού δωρεάν θερμότητας.

Στην πράξη, η επίτευξη ισορροπημένου δικτύου θέρμανσης είναι απλή, διότι στη νέα κατάσταση λειτουργίας, οι κεντρικές στήλες λειτουργούν πιο άνετα και δεν αποτελούν πλέον πηγή απώλειας τριβής: Εάν κάποιος επιλέξει επίπεδο διαφοράς πίεσης, π.χ. 10 kPa, αυτή η διαφορά πίεσης θα διατηρηθεί με ακρίβεια, με τις νέες βαλβίδες καλοριφέρ. Οι τιμές ρύθμισης των βαλβίδων καλοριφέρ μπορούν επομένως να προσδιοριστούν σχεδόν εξ ολοκλήρου με βάση τη μελέτη ζήτησης θερμότητας. Μια χαμηλή διαφορά πίεσης διασφαλίζει ότι η βαλβίδα καλοριφέρ λειτουργεί ακριβώς, χωρίς θορύβους, και επίσης εξασφαλίζει καλή ψύξη του νερού.

Διαστασιολόγηση και ενεργειακή απόδοση των καλοριφέρ σε εγκαταστάσεις με τηλεθέρμανση και αντλίες θερμότητας

Τηλεθέρμανση

Με σύνδεση τηλεθέρμανσης, ένα λειτουργικό επίπεδο για τη θερμοκρασία διαστάσεων είναι 60/30/21 ° C (θερμοκρασία ροής / θερμοκρασία επιστροφής / θερμοκρασία δωματίου). Ισχυρή ψύξη, δηλαδή χαμηλή θερμοκρασία νερού επιστροφής – βελτιώνει την ενεργειακή απόδοση της τηλεθέρμανσης: Οι απώλειες του δικτύου είναι μικρότερες, επιτρέπονται χαμηλότερα επίπεδα ροής και ισχύς κυκλοφορίας, η απόδοση λειτουργίας του λέβητα βελτιώνεται όταν μειώνονται οι θερμοκρασίες των καυσαερίων και η αυξημένη συμπύκνωση μειώνει τις εκπομπές σωματιδίων (Σχήμα 4). Χάρη σε αυτά τα οφέλη, πολλοί πάροχοι τηλεθέρμανσης μπόρεσαν επίσης να μειώσουν τα τιμολόγια των καταναλωτών. Στις τιμές ενέργειας, είναι τυπικό να αφαιρείται € 2 / MWh για κάθε βαθμό που μειώνεται η θερμοκρασία του νερού επιστροφής: για παράδειγμα, ο μηνιαίος μέσος όρος θερμοκρασίας νερού επιστροφής σε σύγκριση με θερμοκρασία αναφοράς 50 ° C. Ορισμένοι πάροχοι τηλεθέρμανσης εκδίδουν επίσης πρόστιμα όταν η θερμοκρασία του νερού επιστροφής υπερβαίνει τη θερμοκρασία αναφοράς.

Σχήμα 4. Η συμπύκνωση των αερίων εξόδου αυξάνεται σημαντικά όταν η θερμοκρασία του νερού επιστροφής πέφτει κάτω από τους 50 ° C, οπότε η απόδοση του λέβητα μπορεί να βελτιωθεί έως και 10%.

Η αποτελεσματική συμπύκνωση καυσαερίων και η απόδοση του λέβητα που προσφέρει τέτοια συμπύκνωση, αφορούν όλους τους τύπους λεβήτων θέρμανσης, όπως λέβητες βιομάζας, αερίου και πετρελαίου.

Σύστημα αντλίας θερμότητας

Είναι σημαντικό για την απόδοση της αντλίας θερμότητας να διατηρούνται οι θερμοκρασίες του συστήματος θέρμανσης χαμηλές. Όταν η ανάγκη θέρμανσης είναι χαμηλή, τα καλοριφέρ μπορούν επίσης να έχουν διαστάσεις σημαντικά χαμηλών θερμοκρασιών.

Η απόδοση λειτουργίας μιας αντλίας θερμότητας περιγράφεται με τον βαθμό απόδοσης (COP), που είναι ο λόγος της θερμότητας που παράγεται από το σύστημα αντλίας θερμότητας (Q) προς την ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνεται από τον συμπιεστή (W).

όπου

COP = Q / W

· Το Q είναι η αποδιδόμενη θερμότητα που παρέχεται στο σύστημα θέρμανσης

· W είναι η ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται από το εξεταζόμενο σύστημα

Η έκφραση COPa χρησιμοποιείται επίσης για τον ετήσιο βαθμό απόδοσης.

Στην πράξη, η θερμοκρασία του νερού τροφοδοσίας είναι καθοριστικής σημασίας επειδή ο βαθμός απόδοσης της αντλίας θερμότητας (COP) εξαρτάται περίπου κατά 2/3 από τη θερμοκρασία του νερού τροφοδοσίας και το 1/3 από τη θερμοκρασία του νερού επιστροφής (Σχήμα 5) . Για το λόγο αυτό, στη διαστασιολόγηση μιας αντλίας θερμότητας, μια θερμοκρασία, π.χ., 50/40 ° C (θερμοκρασία προσαγωγής / επιστροφής) είναι καλύτερη από 60/30 ° C, η τελευταία εκ των οποίων είναι κατάλληλη για τηλεθέρμανση. Σαν γενικός κανόνας, μπορεί κανείς να υποθέσει ότι η μείωση της θερμοκρασίας προσαγωγής κατά 10 ° C θα βελτιώσει το COP κατά περίπου 30%, το οποίο, σε ετήσια βάση, σημαίνει ότι ο ετήσιος βαθμός απόδοσης COPa για τη θέρμανση αυξάνεται κατά 12-15%.

Σχήμα 5. Η θερμοκρασία του νερού προσαγωγής ενός δικτύου θέρμανσης έχει περίπου 2/3 αντίκτυπο στο COP μιας αντλίας θερμότητας και το νερό επιστροφής έχει αντίκτυπο περίπου 1/3 – συγκρίνετε τους συντελεστές των εξισώσεων.

Η παραγωγή ζεστού νερού χρήσης (πάνω από 55 ° C) μόνο με γεωθερμικές αντλίες θερμότητας και αερόψυκτες αντλίες θερμότητας συχνά δεν είναι οικονομική. Για τις περισσότερες αντλίες θερμότητας, οι 50 ° C μπορούν να θεωρηθούν ως λογική ανύψωση θερμοκρασίας. Όσο μεγαλύτερη είναι η ανύψωση θερμοκρασίας, τόσο χαμηλότερο γίνεται το COP (Εικόνα 6). Το βέλτιστο επίπεδο ανύψωσης της θερμοκρασίας εξαρτάται από το tCOP που αντιστοιχεί στο όριο θερμοκρασίας προσαγωγής και την αναλογία τιμής μεταξύ ηλεκτρικής ενέργειας και άλλων μορφών ενέργειας.

Σχήμα 6. Τυπικές τιμές COPa που συλλέγονται από διαφορετικές πηγές.

Για την πηγή θερμότητας τους, οι αντλίες θερμότητας αερισμού χρησιμοποιούν ως πηγή το αέρα εξαερισμού του κτιρίου, ο οποίος έχει υψηλή θερμοκρασία (στην περιοχή των 22 ° C όλο το χρόνο). Με υψηλή αρχική θερμοκρασία, μια αντλία θερμότητας αερισμού μπορεί να παράγει αποτελεσματικά ζεστό θέρμανσης και χρήσης. Αλλά να γνωρίζετε ότι, δεδομένης της περιορισμένης ροής αέρα εξαερισμού ενός μηχανικού συστήματος αερισμού, η ισχύς των αντλιών θερμότητας που χρησιμοποιούν τον αέρα εξαγωγής είναι περιορισμένη πηγή θερμότητας.

Σε γενικές γραμμές, συνιστάται η χρήση μιας αντλίας θερμότητας παράλληλα με την τηλεθέρμανση ή έναν λέβητα θέρμανσης εάν η ισχύς της αντλίας θερμότητας δεν επαρκεί από μόνη της για την παραγωγή ΖΝΧ ή μέγιστης απόδοσης του συστήματος θέρμανσης.

Ωστόσο, πρέπει να θυμόμαστε ότι τέτοια υβριδικά συστήματα απαιτούν πάντοτε υψηλής ποιότητας συστήματα ελέγχου για τη διασφάλιση της βέλτιστης λειτουργίας.

Μετάφραση από την εταιρεία Thermovent Hellas A.E.

*Ο Mikko Iivonenn είναι MSc, R&D Director, Technology and Standards, της Purmo Group Ltd

Ελέγξτε επίσης

Θερμαντικά σώματα μπάνιου: Σε διαρκή ζήτηση και συνεχή εξέλιξη

Ένα χαλαρωτικό μπάνιο αποτελεί τη μεγαλύτερη επιθυμία μετά από μια κουραστική μέρα. Για να γίνει …