Ciepłownictwo i węzły cieplne dla budynków, domów jednorodzinnych i poszczególnych mieszkań

Kompaktowy węzeł cieplny
Kompaktowy węzeł cieplny
fot. Danfoss

Węzły cieplne mają i będą miały duże znaczenie w zwiększaniu efektywności energetycznej systemów ogrzewania w budynkach zasilanych z sieci ciepłowniczej, które czeka gruntowna przemiana, tak jak ciepłownie. Indywidualne stacje mieszkaniowe wpływają nie tylko na komfort w mieszkaniach, ale i na efekty energetyczne całych budynków. Możliwości wyposażania węzłów w układy automatyki, sterowania i monitorowania pozwalają z kolei sprostać wymaganiom w zakresie przepisów wprowadzających standardy dla obiektów inteligentnych, zapewniających mieszkańcom bezpieczeństwo oraz oszczędne korzystanie z energii, zwłaszcza odnawialnej.

Celem europejskiej strategii Zielonego ładu jest całkowita neutralność klimatyczna Unii do 2050 roku. Oznacza to odchodzenie od spalania paliw kopalnych i wręcz rewolucyjne zmiany, m.in. w ciepłownictwie i ogrzewaniu budynków. Wiele krajów UE ma programy wsparcia nowych technologii, polskie Narodowe Centrum Badań i Rozwoju oferuje pomoc m.in. przy tworzeniu nowych technologii dla ciepłownictwa oraz budynków efektywnych procesowo i energetycznie, a także magazynów energii elektrycznej, ciepła i chłodu. Wspierane będą technologie mające potencjał masowego wdrożenia. Przykładowo program „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym” ma na celu opracowanie innowacyjnej technologii uniwersalnego systemu wytwarzania i magazynowania energii do celów grzewczych w połączeniu z kogeneracją opartą na odnawialnych źródłach energii dla autobilansowania lokalnego systemu elektroenergetycznego.

Również plany i programy dotyczące energetyki wskazują, że na terenach zurbanizowanych rozwijać się będzie miejskie ciepłownictwo systemowe. W Polsce mamy 396 przedsiębiorstw ciepłowniczych, które mają koncesję URE na działalność w zakresie wytwarzania, przesyłania i dystrybucji oraz obrotu ciepłem. Ciepłownictwo wymaga transformacji energetycznej (tak jak cała gospodarka) poprzez rozwój kogeneracji, zwiększanie wykorzystania OZE, termiczne przekształcanie odpadów komunalnych, uciepłownienie elektrowni, a także modernizację i rozbudowę systemu dystrybucji ciepła i chłodu, popularyzację magazynów ciepła i inteligentnych sieci. Na te cele przez dekadę trzeba będzie wydać dodatkowo co roku od 5 do 10 mld złotych. Środki mają pochodzić z funduszy krajowych i unijnych, m.in. Polityki Spójności, Instrumentu na rzecz Odbudowy i Zwiększania Odporności, Funduszu na rzecz Sprawiedliwej Transformacji, ReactEU oraz pozostałych instrumentów, jak np. programy priorytetowe NFOŚiGW i środki Wspólnej Polityki Rolnej, Fundusz Modernizacyjny czy krajowy fundusz celowy zasilany środkami ze sprzedaży uprawnień do emisji CO2 (tj. Fundusz Transformacji Energetyki). Dotychczas inwestycje w ciepłownictwie finansowane były głównie ze środków własnych, np. w 2019 r. stanowiły one blisko 80% nakładów całkowitych.

 

Ciepłownictwo wymaga głębokich przemian zarówno w zakresie efektywności wytwarzania, jak i przesyłu. Do odbiorców przyłączonych do sieci trafia ostatecznie 56,6% ciepła, po uwzględnieniu zużycia na potrzeby własne wytwórcy oraz strat podczas przesyłania. Tylko niecałe 10% systemów ciepłowniczych w mniejszych miastach spełnia kryteria systemów efektywnych, co jest konieczne dla uzyskania wsparcia na modernizację. W kogeneracji powstaje ok. 65% ciepła, ale w tym modelu produkuje je tylko 33,3% przedsiębiorstw ciepłowniczych. Dywersyfikacja paliw zużywanych do produkcji ciepła postępuje bardzo powoli. Dominuje węgiel – 71%, w latach 2002–2019 jego udział zmalał o blisko 11%, wzrósł za to o 5,8% udział gazu, a o 6,6% OZE. Ceny ciepła zależą m.in. od ceny paliw oraz kosztów uprawnień do emisji CO2. W ostatnich dwóch latach ciepłownictwo miało ujemne wyniki finansowe, głównie z powodu wzrostu kosztów uprawnień do emisji i cen węgla. W ciągu dwóch ostatnich dekad znacznie wzrosła sprawność wytwarzania, spadła emisja szkodliwych substancji (pyłów, SO2, NOx) i CO2 (o ok. 20%), ale sprawność przesyłania praktycznie się nie zmieniła.

Ciepłownictwo i system elektroenergetyczny będą coraz mocniej ze sobą powiązane, a paliwa kopalne będą zastępowane w pierwszym rzędzie energią elektryczną z wiatru i słońca. Docelowo energetyka ma korzystać ze źródeł odnawialnych, a ciepłownictwo ma być w znacznym stopniu zeletryfikowane. Będzie ono tym samym konkurować z energetyką, która dostarczy energię elektryczną do zasilania pomp ciepła. W tej rywalizacji ważne będą nie tylko kwestie techniczne i uwarunkowania lokalne, ale także to, w jakim stopniu dany nośnik energii – ciepło z sieci i energia elektryczna – jest mniej emisyjny, a z czasem bezemisyjny. Niezależnie od tego, jak będzie wytwarzane ciepło, czy z gazu ziemnego, a następnie z wodoru i OZE, konieczne jest zwiększanie efektywności jego transportu i dystrybucji. Obecne wyniki, poniżej 60%, pokazują, jak wiele trzeba będzie zrobić.

Jednym z koniecznych działań będzie zmniejszanie temperatury medium w ciepłociągach – budynki potrzebują coraz mniej energii na ogrzewanie na jednostkę powierzchni, tym samym można obniżać temperatury zasilania urządzeń grzewczych w budynkach, tym bardziej, że coraz częściej stosuje się grzejniki niskotemperaturowe, zarówno ścienne, jak i płaszczyznowe.

Ten kierunek zmian wiąże się z koniecznością rewizji wymagań dotyczących przygotowania c.w.u. zawartych w WT. Otóż § 120 wymaga, aby w budynkach, z wyjątkiem jednorodzinnych, zagrodowych i rekreacji indywidualnej, w instalacji ciepłej wody zapewniony był stały obieg wody, także na odcinkach przewodów o objętości wewnątrz przewodu powyżej 3 dm3, prowadzących do punktów czerpalnych. Ponadto instalacja c.w.u. powinna umożliwiać uzyskanie w punktach czerpalnych wody o temperaturze nie niższej niż 55°C i nie wyższej niż 60°C oraz przeprowadzanie ciągłej lub okresowej dezynfekcji metodą chemiczną lub fizyczną (w praktyce dezynfekcji cieplnej z temperaturą wody w punktach czerpalnych nie mniejszą niż 70°C i nie wyższą niż 80°C).

W przypadku indywidualnych stacji mieszkaniowych uzyskanie na wylewce temperatury min. 55°C będzie trudne, skoro do węzła budynkowego trafi woda z sieci ciepłowniczej o temperaturze 60°C, po nim będzie miała ok. 55°C, a po przejściu przez indywidualną stację mieszkaniową poniżej 50°C. Ponadto indywidualne stacje mieszkaniowe pracują w trybie c.w.u. jak przepływowy podgrzewacz, czyli jak np. gazowy kocioł dwufunkcyjny czy gazowy przepływowy podgrzewacz ciepłej wody, i ryzyko powstania Legionelli na przewodach od stacji do wylewki jest znikome.

Czytaj też: Elektryfikacja ciepłownictwa – wytwarzanie ciepła i integracja z systemem energetycznym >>

Problem ten już jest podnoszony przez niektórych dostawców ciepła, gdyż obawiają się oni, że nawet kiedy podają w sieci latem wodę o temperaturze 65°C, to po przejściu przez dwa wymienniki, czyli w węźle budynkowym i następnie w indywidualnej stacji mieszkaniowej, na wylewce nie będzie temperatury wymaganej przez WT. Trzeba zatem zastosować centralne przygotowanie c.w.u., oczywiście wraz z cyrkulacją, a to rozwiązanie nie redukuje ryzyka Legionelli, ale wręcz je zwiększa i nie jest efektywniejsze energetycznie od układu z indywidualnymi stacjami mieszkaniowymi.

Ważny kierunek działań to izolacje termiczne przewodów oraz stosowanie nowoczesnych węzłów cieplnych budynkowych i stacji mieszkaniowych. Kolejny kierunek zmian w ogrzewaniu budynków na terenach zurbanizowanych z potencjalnym dostępem do sieci cieplnych to odchodzenie od kotłów węglowych m.in. w ramach ograniczania niskiej emisji, a z czasem także gazowych z uwagi na redukcję emisji CO2.

Modernizacja systemów grzewczych w takich budynkach powinna obejmować całą instalację i wszystkie jej elementy składowe: źródło ciepła dla budynku, czyli montaż węzła cieplnego zasilanego z systemu ciepłowniczego, oraz unowocześnienie samego systemu ogrzewania wewnątrz budynku (sieć przewodów, w tym instalacji i armatury). Oferowane obecnie węzły to kompletne układy wymiennikowe o wysokiej sprawności wymiany ciepła, współpracujące z węzłami mieszkaniowymi (stacjami mieszkaniowymi) oraz tradycyjnymi układami c.o., które wyposaża się w efektywną i automatyczną regulację. Bardzo ważne są coraz wyższe wymagania dotyczące zużycia energii przez budynki, przygotowywane są zalecenia w zakresie tworzenia w budynkach systemów czyniących z nich obiekty inteligentne, co ma wpływać nie tylko na komfort i bezpieczeństwo mieszkańców, ale zwłaszcza na oszczędne wykorzystanie energii.

Nowe wymagania służą m.in. zintegrowaniu wszystkich instalacji w budynkach, tak aby były one inteligentne i niemal zeroenergetyczne, korzystały z energii odnawialnej i wspierały elektromobilność. Cele te zostały określone m.in. w dyrektywie 2018/844/UE z 30 maja 2018 r., zmieniającej dyrektywę 2010/31/UE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków i dyrektywę 2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej [1]. Oznacza to wyposażanie budynków w układy sterowania w celu zapewnienia optymalnego wytwarzania, dystrybucji, magazynowania i wykorzystywania energii oraz układy pomiarów sprawności systemów informujące o spadkach sprawności i potrzebie serwisowania. Ponadto do 1 stycznia 2027 r. liczniki ciepła i ciepłomierze powinny mieć możliwość zdalnego odczytu i udostępniana powinna być informacja dotycząca zużycia energii, tak aby zachęcać odbiorców do świadomego z niej korzystania i jej oszczędzania. Dyrektywa zaleca wykorzystywanie do tego m.in. nowych technologii oraz liczników i podzielników kosztów ogrzewania, które po 25 października 2020 r. mają umożliwiać zdalny odczyt. Urządzenia, które zostały zamontowane wcześniej i nie mają tej funkcji, powinny zostać w nią wyposażone lub należy je wymienić do 1 stycznia 2027 r.

 

Od wielu lat na rynku oferowane są węzły z automatyką i regulacją, pozwalające obniżyć zapotrzebowanie na ciepło oraz zapewniające sprawną obsługę i konserwację. Dobór węzła zależy od zapotrzebowania na ciepło oraz wymagań technicznych stawianych przez dostawcę ciepła. Wielu dostawców szczegółowo określa warunki techniczne przyłączenia. Producenci węzłów oferują je w różnych konfiguracjach, w tym na indywidualne zamówienia, w szerokim zakresie mocy – od kilku kilowatów do kilku megawatów. Wśród kompaktowych węzłów cieplnych dostępne są różne konfiguracje węzłów jedno- i dwufunkcyjnych.

Duże węzły cieplne

Jednofunkcyjne węzły cieplne pracujące tylko na potrzeby układu c.o. – to rozwiązanie stosowane w budynkach mieszkalnych, w których użytkownicy mają już ciepłą wodę z innego źródła. Ciepło przekazywane jest przez wymiennik i instalacja w budynku odseparowana jest od zakłóceń hydraulicznych w sieci miejskiej. Węzeł taki składa się m.in. z wymiennika, regulatora pogodowego, pompy obiegowej, układu uzupełniania zładu, filtrów siatkowych po stronie pierwotnej i wtórnej, armatury odcinającej po stronie pierwotnej i instalacji c.o. oraz manometrów. Można go uzupełnić o regulator różnicy ciśnienia z ograniczeniem lub regulacją przepływu, ciepłomierz, zawór STB, odmulacze i filtroodmulniki, stację uzdatniania wody do uzupełnienia zładu, układ ochrony przed korozją oraz układ do pracy z systemem nadrzędnym lub monitoringu pracy węzła przez internet.

Dwufunkcyjny węzeł cieplny pracujący w układzie szeregowo-równoległym dla c.o. z układem przygotowania c.w.u. kieruje wodę sieciową z wymiennika c.o. na wymiennik I st. c.w.u., a zawór regulacyjny c.w.u. znajduje się na wyjściu z wymiennika II stopnia. To rozwiązanie w przypadku dużej dysproporcji mocy pomiędzy c.o. i c.w.u. wymaga zastosowania regulacji I stopnia za pomocą zaworu 3-drogowego i II stopnia c.w.u. lub zaworu ograniczającego przepływ wody sieciowej z c.o. na I stopień c.w.u. Węzeł taki ma w standardzie wymienniki dla obiegów c.o. i c.w.u., pompy obiegowe, układ uzupełniania zładu, filtry siatkowe, armaturę odcinającą, manometry i regulację pogodową. Może być też wyposażony w opomiarowanie zużycia ciepła oddzielnie dla c.o. i c.w.u., zasobnik ciepłej wody, odmulacze i filtroodmulniki, stację uzdatniania wody do uzupełnienia zładu, układ ochrony instalacji grzewczej przed korozją, a także układ do pracy z systemem nadrzędnym lub monitoringu pracy węzła przez internet.

Dwufunkcyjne węzły cieplne w układzie równoległym pracują całkowicie niezależnie na potrzeby układu c.o. i c.w.u. To rozwiązanie zalecane dla obiektów o dużej różnicy pomiędzy zapotrzebowaniem na moc c.o. i c.w.u. oraz sieci o niskich ciśnieniach dyspozycyjnych. Ich wyposażenie standardowe i dodatkowe jest podobne do węzłów dwufunkcyjnych opisywanych powyżej.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[ciepłownictwo, węzeł cieplny, węzły cieplne, efektywność energetyczna, sieć ciepłownicza, ciepłownie, zielony ład]

   07.07.2021

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie



Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Zbliża się zima 100-lecia? Z jakim urządzeniem zaoszczędzisz najwięcej »

oszczednosc energii



O czym dowiesz się na międzynarodowym spotkaniu instalatorów »

Czy wiesz, na której platformie znajdziesz niezbędne narzędzia dla instalatora i dostaniesz 500zł »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 



Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowe kotły gazowe
  • - Retencja wód opadowych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl