Sistemele de termoficare din România funcționează, în cea mai mare parte, după o logică proiectată acum cincizeci de ani: apă fierbinte trimisă la temperaturi ridicate printr-o rețea lungă de conducte, pentru a compensa pierderile de pe traseu și izolarea slabă a clădirilor deservite. Această logică a fost rațională atunci. Astăzi este principala cauză a pierderilor uriașe din rețelele urbane și principalul obstacol în calea folosirii unor surse de căldură ieftine.
Ce înseamnă, tehnic, „generația a patra”
Clasificarea pe generații descrie evoluția temperaturii de lucru. Primele sisteme au folosit abur. A doua și a treia generație au trecut la apă fierbinte, cu temperaturi pe tur de ordinul a 90-130 de grade și retur în jur de 60-70. Generația a patra coboară agentul termic la temperaturi mult mai joase — tipic sub 70 de grade pe tur și sub 40 pe retur, iar în variantele cele mai avansate și mai jos de atât.
Nu este o simplă reglare a unui buton. Coborârea temperaturii schimbă întregul sistem, pentru că o rețea care livrează apă la 60 de grade trebuie să compenseze temperatura mai mică printr-un debit mai mare sau printr-un consumator mai bine izolat. Practic, generația a patra înseamnă patru schimbări simultane: temperatură joasă, rețea etanșă și bine izolată, clădiri cu necesar redus de căldură și un sistem de reglare care urmărește consumul în timp real, nu o curbă fixată după temperatura exterioară.
De ce temperatura joasă reduce pierderile atât de mult
Pierderea de căldură a unei conducte îngropate depinde în primul rând de diferența dintre temperatura agentului și temperatura solului. Este o relație aproximativ proporțională: dacă apa din conductă este la 110 grade, iar solul la 10, diferența este de 100 de grade. Dacă apa este la 65, diferența scade la 55 — aproape o înjumătățire, fără să fi schimbat nimic la izolația conductei.
Câștigul se cumulează cu alte efecte:
- Izolația îmbătrânește mai lent la temperaturi joase. Spuma poliuretanică din conductele preizolate se degradează accelerat peste anumite praguri de temperatură.
- Dilatațiile termice sunt mai mici, ceea ce înseamnă solicitări reduse în compensatoare și în punctele fixe, deci mai puține avarii pe îmbinări.
- Coroziunea și depunerile scad, prelungind viața schimbătoarelor din punctele termice.
- Se pot folosi materiale mai ieftine, inclusiv conducte flexibile din polimeri pe ramificațiile secundare, cu montaj mult mai rapid.
Există și o consecință mai puțin evidentă, dar poate cea mai importantă economic. Un retur foarte rece îmbunătățește dramatic randamentul sursei. La o centrală de cogenerare, un retur la 35 de grade în loc de 65 permite recuperarea căldurii din gazele de ardere prin condensare, ceea ce se traduce direct în combustibil economisit. Legătura cu producția simultană de energie electrică și termică este directă: cu cât returul este mai rece, cu atât mai multă căldură poate fi extrasă din același combustibil.
Sursele care devin utilizabile abia la temperatură joasă
Aici stă adevăratul argument pentru generația a patra. Un sistem care are nevoie de apă la 110 grade poate fi alimentat doar de o sursă de ardere sau de o centrală nucleară. Un sistem care funcționează la 60 de grade se deschide către o listă întreagă de surse care altfel ar fi inutilizabile:
- Căldura reziduală industrială. Fluxurile de 40-80 de grade de la compresoare, cuptoare de răcire, procese chimice sau centre de date sunt astăzi evacuate în atmosferă pentru că nu au unde să meargă. Recuperarea lor devine posibilă exact în această plajă de temperatură, aspect tratat pe larg în articolul despre recuperarea căldurii reziduale din procesele industriale.
- Energia geotermală de temperatură medie. Multe resurse geotermale nu ating temperaturile necesare unui sistem clasic, dar sunt perfect potrivite pentru unul de generația a patra. România are astfel de resurse în mai multe zone, discutate în materialul despre potențialul geotermal neexploatat.
- Solar termic la scară mare. Câmpurile de colectoare plane au randament bun exact la temperaturi joase și pot acoperi o parte semnificativă din necesarul de vară.
- Pompe de căldură de mare putere, care extrag energie din apa unui râu, dintr-un lac, din apa uzată epurată sau din sol. Coeficientul lor de performanță scade rapid odată cu temperatura cerută la ieșire, deci ele sunt eficiente doar într-o rețea de temperatură joasă.
Un sistem de generația a patra nu are, de obicei, o singură sursă. Are un portofoliu, dispecerizat în funcție de costul marginal al fiecăreia și de prețul orar al energiei electrice. Un acumulator de căldură — practic un rezervor mare de apă stratificată — permite decuplarea producției de consum și devine o piesă centrală, nu un accesoriu.
Ce trebuie schimbat la clădiri și la punctele termice
Aici apare obstacolul real. Un apartament încălzit cu radiatoare dimensionate pentru apă la 90 de grade nu va fi confortabil cu apă la 60, dacă nimic altceva nu se schimbă. Există trei căi de rezolvare, de regulă combinate.
Prima este reducerea necesarului de căldură al clădirii, prin izolarea anvelopei și înlocuirea tâmplăriei. O clădire cu pierderi înjumătățite are nevoie de mai puțină putere termică, deci poate fi încălzită cu același radiator alimentat mai rece.
A doua este creșterea suprafeței de schimb: radiatoare mai mari, ventiloconvectoare sau, în cazul renovărilor profunde, încălzire prin pardoseală. Nu este obligatoriu să se intervină peste tot — de multe ori doar câteva încăperi expuse sunt problematice.
A treia este echilibrarea hidraulică a instalației interioare, cea mai ieftină și cea mai des ignorată. Într-o clădire neechilibrată, apartamentele de la începutul coloanei primesc prea mult debit, cele de la capăt prea puțin, iar operatorul compensează crescând temperatura pentru toți. Montarea robinetelor de echilibrare și reglarea lor corectă rezolvă adesea jumătate din problemă.
La nivelul punctelor termice, trecerea presupune schimbătoare dimensionate pentru diferențe de temperatură mai mici, pompe cu turație variabilă și automatizare care să limiteze efectiv temperatura de retur. Fără o măsură de descurajare a returului cald — de exemplu tarifarea care ține cont de diferența de temperatură realizată — clădirile nu au niciun motiv să investească în echilibrare, iar întregul avantaj al sistemului se pierde.
Ce se poate face în situația concretă din România
Rețelele existente nu se transformă peste noapte și nici nu are sens să fie transformate simultan. Abordarea practică este pe zone: se alege un cartier cu clădiri deja reabilitate sau cu un program de reabilitare în derulare, se reface rețeaua secundară cu conducte preizolate, se modernizează punctele termice și se coboară temperatura doar pe acea zonă, printr-un modul de amestec. Restul sistemului rămâne temporar la parametrii vechi.
Ordinea investițiilor contează enorm. A monta o sursă modernă pe o rețea care pierde o treime din căldură înseamnă a plăti scump pentru energie care se disipează în pământ. Ordinea rațională este: contorizare corectă la nivel de clădire, reabilitarea rețelei secundare, izolarea clădirilor, echilibrare hidraulică, apoi coborârea temperaturii și abia la final schimbarea sau completarea sursei.
Pentru asociațiile de proprietari, cel mai util lucru de urmărit este diferența dintre temperatura de tur și cea de retur în punctul de racord al clădirii. Un retur aproape la fel de cald ca turul înseamnă că apa trece prin instalație fără să își cedeze căldura — semn de dezechilibru sau de instalație înfundată. Este o măsurătoare simplă, pe care operatorul o poate furniza, și o discuție care merită purtată cu un proiectant de instalații înainte de orice investiție majoră a asociației.
