belépés / regisztráció
2020. november 26. csütörtök
Aktuális lapszám

Ön melyiket választja?

Manapság a klasszikus épületgépész tervezői feladatok kiszélesedtek. A tervezőknek és kivitelezőknek megoldást kell találniuk arra, hogy a mai modern, centralizált hőtermelő berendezéseket hogyan csatlakoztassák veszteségmentesen olyan hőleadó hálózatokhoz, amelyek akár egy egész ipari vagy mezőgazdasági telep hőellátását biztosítják. Az sem ritka, hogy egy egész idegenforgalmi komplexum uszodatechnikáját, sporttechnológiáját, vagy egyes önkormányzati épületek fűtési, hűtési hálózatait kell ellátniuk megfelelő energiával. Jelen írásban a helyi-, és távhőellátási feladatok során megoldandó kérdésekhez kívánunk segítséget nyújtani.

 

Távhőellátási feladatokról, távhőellátó hálózatokról hazánkban és Európában is az 1950-es évektől kezdve beszélünk, amikor a felgyorsult lakásépítés megkövetelte a centralizált hőtermelői kialakításokat. A rendszerek nagysága elérte a több tíz kilométert, teljesítményük sok esetben a 10–25 MW nagyságot. A hálózatban gőzt és forró vizet szállítottak magas nyomáson. Napjainkra ezek a rendszerek is folyamatosan átalakultak, a szállított közeghőmérséklet folyamatosan csökken. A korábbi nagy hálózatok mellett megjelennek kisebb helyi hálózatok is, amelyek akár ipari telephelyek vagy községek középületeit is kiszolgálják. Nagyságuk nem nagyobb 3-5 km-nél, és teljesítményük is maximálisan 2-3 MW. Főbb jellemzőjük a kis előremenő hőmérséklet és a jól szigetelt, alacsony energiaveszteségű komplex helyi hálózati kialakítás.

Helyi hőellátó hálózatok esetén milyen haszoncsővel kialakított rendszermegoldást keressünk?

Erre a kérdésre egyszerű megoldást találhatunk a szállítandó közeg üzemi hőfokának és nyomásának ismeretében.

Ha a szállítandó közeg hőmérséklete tartósan 95 fok, és az üzemi nyomás 6 bar felett van, akkor csak fémcsöves előszigetelt rendszermegoldást kereshetünk. Így csak acél, nemesacél és réz haszoncső jöhet számításba. Ezen megoldásokról tudni kell, hogy az alapanyag miatt általában 6 és 12 m-es szálakban szállíthatók a helyszínre, mérettartományuk a DN 20-tól egészen a DN 1000-ig terjed. Fektetésükhöz mindig nyílt árkot kell kialakítani, és a szállítási hosszaknak megfelelő távolságonként kötéseket, hegesztéseket kell készíteni ahol a hőszigetelés folytonosságát is helyre kell állítani a helyszínen szerelt hőszigetelő karmantyúk segítségével.

Ha a szállítandó közeg maximális hőmérséklete 95 fok alatt van, és az üzemi nyomás értéke nem éri el a 6 bar-t, akkor legjobb megoldás a műanyag haszoncsöves előszigetelt csővezetéki rendszer. A műanyag csöves rendszermegoldásnak előnye a nagy flexibilitás, hiszen a csövek tekercsben akár több száz méteres egységben is szállíthatók. A haszoncső mérete a 20 mm és a 160 mm-es tartományban mozog. A gyártók nagy része a 110 mm-es csöveket még tudja flexibilis tekercsben gyártani, viszont az ennél nagyobb, 125 vagy 140 mm-es csöveket csak néhány gyártó tudja tekercsben előállítani. A 160 mm-es átmérő a külső védőcső nagysága miatt a fémcsövekhez hasonlóan csak 6 és 12 m-es szálban gyártható.

Kivitelezés esetén a nyílt árok (1. ábra), vagy egyéb alternatív fektetési módok is választhatók. Ilyen például a behúzásos eljárás, amikor az előszigetelt hőellátó csövet egy használaton kívüli csatornába, vagy egy korábban lefektetett üres csővezetékbe húzzák be. Másik ilyen alternatív eljárás a beszántásos fektetési eljárás, amikor csővezetéket egy speciális munkagéppel, kis időráfordítással közvetlenül a föld alá helyezik (2. ábra). Ez utóbbi eljárással naponta akár több kilométer csővezeték fektethető le olyan helyeken, ahol szilárd burkolat nem keresztezi a fektetési irányt.

A nagy flexibilitás további előnyöket hordoz a hálózat kialakítása során is. A klasszikusnak számító leágazásos bekötési kialakítás helyett megoldás az egyhurkos, vagy „háztól házig” kialakítás is, amelynek a lényege, hogy a hálózatra csatlakozott épületek egymással össze vannak kötve, és csoportosan csatlakoznak a fő hálózathoz. Előnye ennek a kialakításnak, hogy kötés sehol sincs a talajban. Ez a kialakítási mód bátran alkalmazható helyi hálózatok bővítése esetén is.

A flexibilitás további nagy előnye az önkompenzáció. Vagyis a műanyag haszoncsöves előszigetelt csővezetékek talajba fektetése során nem szükséges tágulási párnákat vagy kompenzáló lírákat használni. A cső súrlódása a talajban nagyobb, mint a műanyag csőben a hő tágulásából eredő erő. A teljességhez hozzá tartozik az is, hogy a falátvezetések területén a hőtágulás, valamint a visszazsugorodás következtében fellépő reakció erőkel számolni kell. Ezért a gyártók ezen erők nagyságát minden esetben megadják. Az erők kompenzálására pedig a gyártói utasításban leírt, a reakcióerők felvételére képes rögzítő bilincseket kell alkalmazni (3. ábra).

Műanyag haszoncső esetén melyik alapanyag a legmegfelelőbb?

Műanyag csövek esetén nagyon fontos megvizsgálni azt, hogy mi a haszoncső alapanyaga, hiszen ez ad választ a csövek öregedésére. A különböző alapanyagú műanyag csövek élettartama a hőmérséklet és a nyomás függvényében különböző. A paramétereket a műanyag csövek élettartam diagramja adja meg. A műanyag csövek sorában a térhálósított polietilén csövek közül a magas nyomáson és hőmérsékleten Engler eljárás szerint térhálósított PE-Xa csövek azok, amelyek a helyi hőellátási célokra a legjobban megfelelnek. A vezető műanyag csöves gyártók is pont ezért alkalmazza ezt a haszoncsövet.

A PE-Xa haszoncsövek mellett található még poliprolilén (PP-R) és polibutilén (PB) haszoncsöves megoldás is, de ezek használata elhanyagolható. A polietilén (PE100) haszoncső esetén figyelni kell, hogy a haszoncsövek maximum 50 fokig hőállóak. A PE-Xa haszoncsövek legnagyobb előnye a magas kémiai ellenállóképesség, így akár termálvizes hálózatok esetén is alkalmazhatók. Kiemelendő a nagyon kicsi felületi érdesség is (k = 0,007 mm), amely tartósan alacsony nyomásveszteséget eredményez. A csövek hő- és nyomásállósága is megfelelő, hiszen a korábban már ismertetett 95 fok 6 bar-os nyomásnak felel meg, sőt üzemzavar esetén rövid ideig a 110 fokos közeghőmérsékletet is tudja tartani.

Mivel egy átlagos hálózat esetén is változó hőterhelés éri a csővezetéket, fontos meghatározni a haszoncsövek várható élettartamát. A PE-Xa haszoncsövek várható élettartama a DIN 13760 szerinti „Miner-féle szabály” alapján határozható meg. A „D” élettartam a következő képlettel számítható ki: ahol:

(Képlet)

D a haszoncső élettartama évben
D1 – Dn állandó (élettartam, T1 – Tn hőmérsékleten, maximális nyomásra gyártói adatok alapján)
f1 – fn részarányos üzemórák

A fenti képlet alapján egy normál 70–80 fokos előremenő hőmérséklettel számolva az egész év során 6 baros üzemi nyomáson a PE-Xa cső élettartama 33,7 év, 1,25- ös biztonsági tényezővel kalkulálva. Ha a méretezés során 6 bar-nál alacsonyabb nyomással számolunk, és az előremenő hőmérsékletet is nagyobb szórással választjuk az év folyamán, akkor a csövek élettartama minimum 50 év.

Helyi hőellátó hálózatok esetén milyen hőszigeteléssel kialakított rendszermegoldást keressünk?

Erre a kérdésre a beruházási és üzemeltetési költségtervek során kapjuk meg a választ. A hőveszteség elfogadható mértékének meghatározásakor a rendszer élettartamát is figyelembe kell venni.

Minél magasabb hőmérsékletű fűtővizet kell nagy távolságra eljuttatunk, annál jobb szigetelést kell választanunk. Előszigetelt csővezetékek esetén kiemelkedő szigetelési tulajdonsága révén gyakran alkalmazzák a különböző PU-hab szigeteléseket. A PU-habok szigetelési értéke különbözhet annak köszönhetően, hogy a habosításuk során milyen hajtógázt használnak. Pentán hajtógáz esetén jobb (λ ≤ 0,0216 W/mK), míg széndioxid hajtógáz esetén valamivel gyengébb (λ ≤ 0,0234 W/mK) hőszigetelést kapunk, azonban minden esetben egy zártcellás, finompórusú, magas páradiffúziós számmal rendelkező szigetelés jön létre (4. ábra).

Abban az esetben, ha alacsony hőmérsékletű fűtővizet szállítunk, vagy rövid szakaszon kell megoldani a hőátvitelt, akkor szigetelés esetén választhatjuk a hagymahéjszerűen elhelyezett PE hablapokból álló „szivacsos” hőszigetelést is (5. ábra). Ezen szigetelések hőszigetelési tulajdonsága gyengébb (λ≤0,043 – 0,044 W/mK), mint a PU-habos megoldás, de ezért kedvezőbb árat is kapunk. Kétcsöves rendszer esetén a PE-hablemezek mindig kiegészülnek a két cső közé helyezett („csont”) PE-idommal.

A PE-habszigetelés estén érdemes figyelni arra is, hogy az előszigetelt csövek hosszirányú vízzárósága meglegyen. Ezt azért fontos szem előtt tartani, mert óhatatlan, hogy a kivitelezés során vagy esetleges későbbi talajmunkák esetén megsérüljön a köpenycső. Ekkor a hosszában elfolyó víz a hőszigetelés komoly romlásához vezethet. Zártcellás szigetelés esetén ez nem okoz problémát, sőt, a felhasználhatóság is bővül, hiszen hűtési hálózatoknál is alkalmazható a csővezeték.

A választott szigetelés minden esetben hatással van a fektetés során a csövek hajlítási tulajdonságaira. Már a tervezés során figyelembe kell venni, hogy a gyártók milyen adatokat adnak meg az egyes kialakításoknál. A PU-habos szigetelés mindig nagyobb hajlítási sugárral fektethető a PE-hablemezes szigeteléshez képest.

Milyen szakaszolhatósági kialakítások léteznek műanyag csöves helyi hőellátó rendszereknél?

A szakaszolhatóság kérdésében külön kell választanuk az egyes épületbekötések során kialakított csatlakozásokat a hálózathoz, valamint a hálózat szakaszolhatóságának szempontjából kialakított elzárók beépítését. Mégis mindkettő kialakításánál a legfontosabb a megbízható kötéstechnika. Hiszen egy kötésnek a talajban a szigetelő héjon belül olyan megbízhatónak kell lennie, hogy a rendszer teljes élettartama alatt ne legyen vele probléma. Így csak azok a kötéstechnikák jöhetnek számításba, amelyek biztonságos, ellenőrizhető kötést alkotnak, ellenállnak a rendszer hőmérsékletének, valamint nem tartalmaznak a haszoncsőnél gyorsabban öregedő anyagot. Ezen megoldások közül kettőt emelnék ki: az egyik az optikailag jól ellenőrizhető, drasztikus keresztmetszet csökkenés nélkül és a haszoncsőnél gyorsabban öregedő (gumi o-gyűrű) alapanyagot nem tartalmazó, toldóhüvelyes kötéstechnika (6. ábra). Ennek további előnye az, hogy anyagában tömít, így azonnal nyomás alá helyezhető és akár mínusz 10 fokon is szerelhető. Az idomok anyaga sárgaréz, vörös öntvény és acél lehet.

A másik egy speciális, magas hőmérsékletnek ellenálló, elektrofittinges kötéstechnika (7. ábra). Fontos, hogy a hőállósága mínusz 40 és 95 fok közötti, és az alapanyaga a haszoncsővel megegyező térhálósított polietilén (PE-X). További előnye a korrózióállóság, valamint a jobb vegyszerállóság, így termálvizes rendszereknek ez a megfelelő alternatívája.

A biztonságos kötéstechnika mellett minden esetben ki kell alakítani a szigetelés folytonosságát is. Ehhez a gyártók minden esetben félhéjakat (8. ábra) alkalmaznak, amelyeket a megfelelő pozicionálás után víztömörré tesznek, majd az így kialakított héj szerkezetbe beletöltik a még folyékony PU-habot. A hab megszilárdulása után teljes értékűvé válik a kötés.

Speciális kiállások esetén természetesen a műanyag csöves rendszernél szintén alkalmazhatóak a hőellátó aknák is (9. ábra). Fontos, hogy a kialakított aknának víztömörnek kell lennie, hogy a hőszigetelés itt se csökkenjen.

A műanyag haszoncsövek további előnyt hordoznak a szakaszolhatóság terén is. Ugyanis a PE-Xa haszoncsövek szemben a fém társaikkal összenyomhatóak anélkül, hogy az alakváltozás bármilyen kárt tenne a csövek anyagszerkezetében. Ezt az eljárást elszorításos eljárásnak nevezik, és a 25–110 mm csőnagyságban végezhető (10. ábra). Ott alkalmazható, ahol le nem zárható vezeték szakaszok esetén utólagos csatlakozást kell kialakítani. A haszoncső az érintett hely előtt és után lezárható nyomás alatt. A PE-Xa haszoncsövek memória effektusuknak köszönhetően a lezárás után a lehető legnagyobb mértékben maguktól visszaállnak eredeti alakjukra. A lezárás nincs negatív hatással a haszoncsőre.

Helyi használati melegvíz hálózatok esetén használható-e a műanyag haszoncsöves előszigetelt csővezeték?

Ennél a kérdésnél minden tekintetben körültekintően kell eljárni a tervezés során. A probléma nem a csövek hőmérséklet-, illetve nyomás-állóságával, vagy élettartamával van, hanem a csövek ivóvíz higiéniával szemben támasztott követelményeknek való megfelelőségével. Ugyanis használati melegvíz és cirkulációs csővezetékekhez csak olyan haszoncsövet lenne szabad választani, aminek van érvényes ivóvíz minősítése. Ez azt jelenti a mai magyarországi szabályozás szerint, hogy csak olyan csővezetéket szabad alkalmazni ivóvíz és használati melegvíz szállítására, amely kielégíti a higiénia alapvető jellemzőire vonatkozó, legutóbb a 430/2013 (XI.15) rendelettel módosított 201/2001 (X.25.) Kormányrendelet előírásait. Rendelkezik az Országos Tisztifőorvosi Hivatal által kiállított használati engedéllyel, és Teljesítmény Állandósági Nyilatkozattal is.

A gyártók nagy része a haszoncsövek színével is jelzi azt, hogy melyik csővezeték használható fűtési, és melyik használati melegvíz hálózat esetén.

Összegezve a leírtakat elmondható, hogy a helyi hőellátási és használati melegvíz ellátási feladatok nagy részéhez megoldást nyújt a műanyag haszoncsöves előszigetelt rendszer. A műanyag csövek lehetőséget adnak a gyors, rugalmas, akár alternatív fektetési módokra, valamint önkompenzáló tulajdonságuk lényeges előnyt jelent a fém haszoncsöves rendszerekkel szemben. A PE-Xa alapanyagú haszoncső korróziómentességet és hosszú élettartamot biztosít, valamint megoldást a megbízható kötéstechnikák és szakaszolhatóság alkalmazására.

A műanyag haszoncsöves előszigetelt rendszerek a fentebb tárgyalt okok miatt megoldást nyújtanak rövid csőszakaszok esetén is (pl.: kazánok vagy hőszivattyúk és az épületek között), hiszen a kivitelezők ilyen rövid szakaszok esetén is profi, energiahatékonyabb megoldást tudnak megvalósítani, költségnövekedés nélkül.

***

1. ábra. Nyílt árkos szerelés
2. ábra. Beszántásos fektetési eljárási mód
3. ábra. Reakció erők kompenzálására fixpont kialakítása épületen belül
4. ábra. Zártcellás PU-habos előszigetelt duo fűtési cső
5. ábra. PE-hablemezekkel szigetelt megoldás
6. ábra. Toldóhüvelyes kötéstechnika
7. ábra. Hőálló Elektrofittinges kötéstechnika
8. ábra. Félhéj felhelyezése kész kötésre
9. ábra. Helyi hőellátó akna műanyagból
10. ábra. Elszorításos szakaszolási eljárás

Lászlófi András
okl. épületgépész mérnök
REHAU Kft.

A szerzõ egyéb cikkei:

  „Minél intelligensebb, annál jobb”
  A padlófűtések méretezésének fontos kérdései

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam