Vykurovacie systémy: Samotiažne okruhy, obtoky a optimalizácia

Profesionálny prístup k vytvoreniu schémy vykurovania sa vyznačuje nielen presnými výpočtami, ale aj využitím všetkých prostriedkov na vylepšenie systému. Z tohto dôvodu sa berú do úvahy individuálne vlastnosti budovy, klimatické vlastnosti regiónu a samozrejme úroveň komfortu služieb.

Samotiažne systémy cirkulácie

Samotiažne systémy cirkulácie, tiež nazývané gravitačné systémy cirkulácie, sú jednoduchými a energeticky úspornými spôsobmi, ako zabezpečiť cirkuláciu teplej vody v teplovodných rozvodoch bez potreby použitia čerpadla. Fungovanie samotiahneho systému cirkulácie je založené na rozdieloch v hustote a teplote vody v systéme. V hornej časti systému je umiestnený ohrevný zdroj, napríklad kotol, ktorý ohrieva vodu. Teplá voda má nižšiu hustotu a stúpa nahor, čo spôsobuje, že sa ochladená voda zo spotrebičov steká dolu. Samotiažne systémy cirkulácie sú často využívané v domácnostiach a malých budovách, kde nie je potrebná veľká cirkulácia teplej vody a nemá zmysel inštalovať elektrické čerpadlo. V niektorých prípadoch sa môže použiť aj kombinácia samotiahneho systému cirkulácie s malým čerpadlom na podporu cirkulácie, ak je potrebné dosiahnuť väčší tlak alebo zabezpečiť lepšiu cirkuláciu na väčšie vzdialenosti.

Obtok (Bypass) vo vykurovacom systéme

Obtok je vedenie, ktoré spája podmienené vstupné a výstupné potrubia konkrétneho prvku systému. Jeho všeobecným účelom je vytvoriť paralelný tok obtokom vykurovacích komponentov, ako sú radiátory, ventily alebo obehové čerpadlá. Môže slúžiť viacerým funkciám.

Funkcie obtoku

Obtok je potrebný vo vykurovacom systéme viacpodlažnej budovy napríklad pri opravách alebo údržbe. Platí to najmä pri výmene radiátorov počas vykurovacej sezóny, pretože s jeho pomocou môžete presmerovať tok chladiacej kvapaliny obtokom batérie. Paralelná dopravná diaľnica navyše plní tieto funkcie:

• Nastavenie prietoku chladiacej kvapaliny k chladiču: Inštaláciou príslušného komponentu (tepelná hlava) môžete automaticky znížiť (zvýšiť) množstvo horúcej vody v batérii.
• Modernizácia okruhu: Najskôr to platí pre jednorúrkové schémy, v ktorých je bez tohto prvku nemožné zmeniť úroveň prietoku vody v radiátore.
• Vytvorenie univerzálneho vykurovania: V prípade výpadku prúdu lopatky cirkulačného čerpadla takmer znemožnia gravitačný pohyb kvapaliny v potrubiach. S pomocou obtoku sa vytvorí obtokový kanál, v ktorom hydraulický odpor nenarušuje prirodzenú cirkuláciu vody.

Výpočty a komponenty pre inštaláciu obtoku

Na prvý pohľad potrebujete na inštaláciu ďalšieho kanálu iba správne tvarované odbočné potrubie. Ale bez správnych komponentov nebude fungovať správne. K tomu je potrebné správne vypočítať priemer obtoku vo vykurovacom systéme a namontovať uzatváracie ventily. S ich pomocou je možné presmerovať tok kvapaliny obtokom určitej zložky systému alebo vylúčiť pohyb vody pozdĺž obtoku. Pri inštalácii plastového potrubia ako obtoku do oceľového vedenia je potrebné zohľadniť stupeň jeho tepelnej rozťažnosti.

Inštalácia obtoku pri radiátore

Organizácia obtokového kanála v potrubí chladiča sa vykonáva nielen v jednorúrkových, ale aj v dvojrúrkových schémach. S jeho pomocou je možné regulovať prietok chladiacej kvapaliny a vykonávať údržbárske a opravné práce bez zastavenia kotla alebo odpojenia od ústredného kúrenia. Pred samoinštaláciou by ste mali vykonať predbežné výpočty a zvoliť správne komponenty. Odporúča sa používať rúry z rovnakého materiálu ako pre celú linku, rozdiel bude iba v sekcii. Priemer obtoku vo vykurovacom systéme musí byť bezpodmienečne o 1 veľkosť menší ako prierez hlavného potrubia.

Pred samoinštaláciou sa odporúča oboznámiť sa s nasledujúcimi odporúčaniami:

• Guľové ventily musia byť inštalované ako uzatváracie (uzatváracie) ventily. S ich pomocou môžete rýchlo presmerovať chladiacu kvapalinu na obtok.
• Inštalácia zmiešavacieho ventilu nie je racionálna v tomto kontexte, pretože účinne mieša studenú a horúcu vodu v kolektorových systémoch, kde sa pôvodne normalizuje prietok chladiacej kvapaliny. Pre potrubia, a ešte viac pre ústredné kúrenie, sa to nedá dosiahnuť.
• Usporiadanie obtoku v jednorúrkovom vykurovacom systéme je povinné. Je dôležité vopred koordinovať inštaláciu so správcovskou spoločnosťou.

Schéma inštalácie obtoku

Napríklad pri inštalácii paralelného potrubia v kovoplastovej linke, ktorá bude fungovať ako obtokový obvod na opravu alebo výmenu radiátora, ako aj na reguláciu prietoku vody v batériovej časti. Najskôr sa zmeria vzdialenosť medzi priamym a spätným potrubím chladiča. Pred vykonaním obtoku do vykurovacieho systému sa potrubie rozreže na získané rozmery. Najbežnejšia veľkosť potrubia v autonómnom vykurovaní je ½". Na základe toho sa vyberú komponenty, ktorých príklad je uvedený v nasledujúcej tabuľke:

Pred začatím obtoku vo vykurovacom systéme skontrolujte spoľahlivosť všetkých pripojení. Za týmto účelom je táto časť potrubia natlakovaná, najlepšie hydraulicky. Iba potom je možné potrubia naplniť chladiacou kvapalinou. Ak chcete nainštalovať obtok do vykurovacieho systému viacpodlažnej budovy, musíte najskôr vypnúť stúpačku, ku ktorej je pripojený radiátor.

Obtok pri obehovom čerpadle

Na rozdiel od potrubia chladiča, účelom obtoku vo vykurovacom systéme s núteným typom je minimalizácia hydraulických strát. Preto nie je čerpadlo inštalované na spätnom potrubí, ale priamo na obtoku. V tomto prípade plní obtok rovnaké funkcie ako pri pripútaní chladiča. Výraznou črtou je inštalácia spätného ventilu na potrubí, ktorý pri vypnutí čerpadla zabraňuje zmene smeru prietoku chladiacej kvapaliny.

Počas inštalácie musíte navyše vziať do úvahy nasledujúce funkcie:

• V autonómnom vykurovacom systéme s núteným obehom je nevyhnutne potrebný obtok. Bez neho, keď je elektrická energia vypnutá, rýchlosť pohybu chladiacej kvapaliny prudko poklesne.
• Optimálny priemer obtoku vo vykurovacom systéme na potrubie čerpadla je o 2 veľkosti menší ako prierez hlavného potrubia.
• Pred čerpadlom je nainštalovaný sieťový filter, ktorý zabraňuje vniknutiu nečistôt do jeho mechanizmu.
• Ako uzatváracie ventily sa odporúča používať guľové ventily. V tomto uzle okruhu nie je potrebné plynulé nastavenie objemu chladiacej kvapaliny.

Obtok v jednorúrkovom vykurovacom systéme

Účelom obchvatu v jednorúrkovom vykurovacom systéme viacpodlažnej budovy je schopnosť vykonávať opravné práce s radiátorom bez odpojenia centrálneho stúpača. Z tohto dôvodu sú ventily zatvorené a batéria je v skutočnosti odpojená od hlavného systému bez zastavenia chladiacej kvapaliny v potrubí. Princíp inštalácie obtoku v jednorúrkovom vykurovacom okruhu je takmer úplne totožný s princípom opísaného autonómneho. Rozdiel spočíva v osobitostiach centralizovaných systémov, a to:

• Ak nie je k dispozícii obtokové vedenie, je možné ho inštalovať iba so súhlasom správcovskej spoločnosti.
• Pri výbere materiálov a komponentov je potrebné brať do úvahy možné hydraulické rázy typické pre ústredné kúrenie.
• Inštalácia termostatu zníži odvod tepla z batérie v prípade zvýšenej teploty v miestnosti. Avšak prevádzka obtoku vo vykurovacom systéme môže iba znížiť prietok chladiacej kvapaliny, ale nezvýšiť ju.

Ak existuje pravdepodobnosť nízkej úrovne chladiacej kvapaliny v batériách, musíte na obtoku nainštalovať uzatváracie ventily. Celý tok horúcej vody tak môže byť presmerovaný pozdĺž okruhu radiátora. Ak v systéme ústredného kúrenia urobíte obtok bez guľového ventilu a termostatu, objem prítoku chladiacej kvapaliny do batérie sa zníži o 20 - 30%.

Na zníženie zložitosti práce sa odporúča zakúpiť hotové obtokové jednotky. Ale predtým musíte urobiť všetky výpočty pre inštaláciu obtoku do vykurovacieho systému - optimálny priemer, sada príslušenstva atď. Ak neexistujú žiadne hotové konštrukcie s požadovanými parametrami, môžete si ich sami vyrobiť.

Otvorený a uzavretý systém ústredného kúrenia

Pri dôkladnej rekonštrukcii vykurovania alebo pri stavbe domu sa často stretávame s pojmami uzavretého a otvoreného systému ústredného kúrenia. V Európe a na svete sa používajú 2 základné kategórie, teda typy systémov ústredného kúrenia. Je dôležité poznať základné rozdiely medzi nimi, pretože každý z nich pracuje s určitým typom vykurovacích zariadení a má špecifické výhody a nevýhody. Za modernejší sa považuje uzavretý systém - avšak to neznamená, že je vždy možné ho použiť.

Otvorený systém ústredného kúrenia

Otvorený systém ústredného kúrenia spočíva v tom, že tento vykurovací systém nie je hermeticky uzavretý - musí mať bod, v ktorom prichádza do styku so vzduchom. Teplá voda, ktorá napája radiátory a ohrieva byt, cirkuluje v systéme rúrok, ktorý má spravidla vo svojom najvyššom bode (spravidla v podkroví alebo na povale) otvorenú expanznú nádobu. Keď sa voda v ústrednom kúrení v otvorenom systéme ohrieva (pomocou vykurovacieho kotla, krbu atď.), tlak v systéme stúpa a kryt expanznej nádoby sa zdvihne. Veľmi často sa hovorí, že otvorený systém je prežitok, avšak v niektorých prípadoch má otvorený systém ústredného kúrenia svoje výhody.

Výhody otvoreného systému

Predovšetkým otvorený systém ústredného kúrenia umožňuje gravitačnú prevádzku, čo v podstate nebude fungovať v moderných uzavretých systémoch ústredného kúrenia vyžadujúcich obehové čerpadlá. Gravitačný systém funguje na princípe zmeny tlaku v jednotlivých častiach vykurovacieho systému - takže voda začne cirkulovať sama, keď sa zapne kúrenie. Vykurovacie zariadenia, ktoré sú považované za viac základné vo svojej konštrukcii a majú vyššiu zotrvačnosť, sú často určené pre otvorený systém. Sú to často krby s vodným plášťom, ale aj staré typy kotlov - napríklad na uhlie, pevné palivo, drevo. Väčšina týchto zariadení nemá automatiku, ktorá by zariadenie vypla, keď je dom vykúrený. Keďže tieto zariadenia sa nevypnú, môžu viesť k prehriatiu systému ústredného kúrenia a nebezpečnému nárastu tlaku v rúrkach. Otvorený systém ústredného kúrenia má tú výhodu, že v prípade prehriatia systému a zvýšenia tlaku - otvorí expanznú nádobu, čím automaticky zníži tlak v inštalácii a odvedie časť vody do kanalizácie. Časť vody jednoducho odparí cez otvorenú expanznú nádobu.

Nevýhody otvoreného systému

Nevýhody otvorených systémov sú bohužiaľ dosť významné a často ich vylučujú z moderných vykurovacích systémov. To, že v otvorenom systéme má voda prístup k vzduchu, má blahodarný vplyv na ochranu ústredného kúrenia pred nadmerným zvýšením tlaku, ale je to aj hlavný dôvod, prečo sú otvorené systémy považované za škodlivejšie. Odparovanie vody zo systému spôsobuje potrebu doplňovania vody. Voda obsahujúca určité minerály (hlavne horčík a vápnik) spôsobuje tvorbu vodného kameňa. Vodný kameň je obrovským problémom ovplyvňujúcim účinnosť vykurovacích systémov. Staré znečistené systémy ústredného kúrenia v extrémnych situáciách spôsobujú zvýšenie množstva paliva potrebného na vykurovanie domu až o 60 %.

Potenciál tvorby vodného kameňa nie je jediným problémom; prístup vzduchu do vody spôsobuje aj korózny potenciál zariadení v systéme, radiátorov, výmenníkov, bojlerov - čo spôsobuje rýchlejšiu potrebu ich výmeny a celkovo znečistenie inštalácie. Z vyššie uvedeného dôvodu - teda potenciálu škodlivosti otvorených systémov - výrobcovia moderných vykurovacích zariadení, nabitých automatikou, ako sú napríklad kondenzačné kotly (plynové) alebo tepelné čerpadlá - spravidla neuznávajú záruku, ak používate zariadenie v otvorenom systéme. Podlahové kúrenie je systém tenkých rúrok, takže hygiena takejto inštalácie je veľmi dôležitá. Udržiavanie podlahového kúrenia v systéme, ktorý prináša pravidelné usadeniny vodného kameňa, by po určitom čase spôsobilo, že niektoré vykurovacie okruhy by boli nepriechodné.

Uzavretý systém ústredného kúrenia

Uzavretý systém ústredného kúrenia je opakom otvoreného systému. Tiež musí mať možnosť neutralizovať nadmerný tlak v prípade prehriatia systému - ide však o uzavreté expanzné nádoby. Tieto nádoby nie sú zrejme také účinné ako otvorené expanzné nádoby, ale - najkratšie povedané - nie je potrebné, aby boli až tak účinné. Uzavretý systém ústredného kúrenia je navrhnutý na prácu s modernými vykurovacími zariadeniami, ktoré majú teplotné senzory a samy sa vypnú, aby chránili systém pred prehriatím.

Výhody uzavretého systému

Základnou výhodou uzavretého systému je absencia škodlivého potenciálu korózie a tvorby vodného kameňa. Každá voda v oblasti s vysokou tvrdosťou vody má potenciál generovať vodný kameň, ale v uzavretom systéme voda nemá kontakt so vzduchom, a tak sa neodparuje. V takejto situácii sa len zriedkavo dopúšťa nová voda do systému, stále je to tá istá voda. Uzavretý systém - vzhľadom na absenciu reálneho potenciálu upchávania tenkých rúrok podlahového kúrenia - môže byť použitý ako s podlahovým kúrením, tak aj s radiátormi. Tepelné čerpadlá a kondenzačné kotly pracujú v uzavretom systéme, nie v otvorenom. V skutočnosti takmer neexistujú výrobcovia plynových kotlov alebo tepelných čerpadiel, ktorí by umožňovali používanie ich zariadení v otvorených systémoch. V uzavretom systéme je prostredie veľmi bezpečné, takže je to absolútne jediné riešenie, ak chcete inštalovať tepelné čerpadlo alebo moderný plynový kotol.

Nevýhody uzavretého systému

Nevýhodou uzavretého systému je, že v systémoch tohto typu pracujúcich s tenšími rúrkami sa gravitačný systém príliš neosvedčí - definitívne bude potrebné obehové čerpadlo. Kvôli jeho konštrukcii voda nebude efektívne cirkulovať na základe gravitácie a odrádza sa od takýchto experimentov. Gravitačné systémy sú skôr utópiou fungujúcou v malých domoch, a aj keď sú možné v otvorených systémoch, ich efektívnosť nie je zaručená. Pokiaľ ide o našu mienku - ak sa už rozhodujeme pre systém s otvorenou nádobou, odporúčame otvorený systém s čerpadlom. Bude to systém oveľa efektívnejší a máme šancu vyhnúť sa nedostatočne vykúreným miestnostiam.

Kombinácia otvorených a uzavretých systémov

Technicky existuje možnosť mať otvorený a uzavretý systém v rámci jednej budovy. Navyše to nie je neobvyklé alebo extravagantné riešenie, ale bežne sa používa pri modernizácii starých domov. Pri inštalácii vykurovania v nových domoch zvyčajne staviame na tepelné čerpadlá, plynové kotly, energeticky úsporné elektrické kotly, moderné kotly na pelety - preto sa ihneď zameriavame na uzavretý systém, ktorý podporuje projekty s podlahovým kúrením. Medzitým v starých budovách zvyčajne pôvodne existoval otvorený systém ústredného kúrenia - takto sa to kedysi robilo. Preto existujú rôzne nuansy - najmä keď chceme mať v dome aj uhoľný kotol, aj plynový kotol.

Ktorý systém je lepší? Jednoznačne je uzavretý systém lepší a vykazuje oveľa menšiu škodlivosť voči celému ústrednému kúreniu. Zostáva zdravý mnoho rokov a nemá tendenciu degradovať sa každou sezónou hromadením stále väčšieho množstva nečistôt a vodného kameňa. Nespôsobuje dramatický nárast spotreby vykurovacieho paliva alebo elektriny so starnutím. Napriek tomu to však nie je otázka voľného výberu - to, či si vyberiete otvorený alebo uzavretý systém, skutočne závisí od zdroja tepla, ktoré bude vykurovať váš dom.

Hydraulické vyvažovanie vykurovacej sústavy

Vyváženie alebo vyregulovanie vykurovacej sústavy sa vykonáva s cieľom dosiahnuť požadovaný tepelný výkon sústavy. Voda vo vykurovacích telesách prúdi podľa toho, kde je aký hydraulický odpor. Čím menší je hydraulický odpor, tým viac teplej vody do týchto miest natečie. Voda jednoducho podľa zákonov fyziky prúdi cestou najmenšieho odporu. To znamená, že bez vyváženia vykurovacej sústavy voda neprúdi rovnomerne, niekde kúrenie nekúri dostatočne a inde naopak prekuruje. Vykurovacie telesá pritom potrebujú presne dané množstvo vykurovacieho média na to, aby kúrenie fungovalo správne. V opačnom prípade sú pri zníženom tepelnom komforte náklady na vykurovanie oveľa vyššie. Práve tieto nežiadúce situácie rieši tzv. hydronické alebo hydraulické vyvažovanie vykurovacej sústavy. Vyvážením zabezpečíte rovnomerné prúdenie vykurovacieho média, teda vykurovacej vody.

Každá vykurovacia sústava, pri ktorej dochádza k prenosu tepelnej energie pomocou prietoku vykurovacieho média, potrebuje správne vyváženie. Spôsob zapojenia a vyváženia vykurovacej sústavy musí byť súčasťou projektovej dokumentácie k stavbe. Vyvažovanie sa teda vykonáva pri inštalácii novej alebo výmene starej vykurovacej sústavy. Vykurovacia sústava sa musí najprv zapojiť, napustiť a odvzdušniť. Potom je potrebné sprevádzkovať obehové čerpadlo s nastavenou konštantnou tlakovou diferenciou.

Statická vykurovacia sústava má približne konštantný prietok. V dnešnej dobe je už drvivá väčšina vykurovacích sústav dynamická. To znamená, že jednotlivé okruhy vykurovacieho systému sa vzájomne ovplyvňujú a pri postupnom vyvažovaní jednotlivých okruhov sa menia hodnoty tých, ktoré boli vyvážené ako prvé. K vykurovacej sústave sa teda musí pristupovať ako k celku a možno ju vyvážiť ručne alebo pomocou obehového čerpadla. Pri manuálnom vyvážení vykurovacej sústavy potrebujete mať k dispozícii presné hydraulické výpočty. K manuálnemu vyváženiu vykurovacej sústavy sa používajú rôzne vyvažovacie armatúry. Vyvažovacie ventily slúžia na nastavenie a meranie diferenčného tlaku a prietoku. Používajú sa typicky na stúpačkách.

Metódy vyvažovania

• Iteratívna metóda: Ide o metódu postupného približovania sa k požadovanej hodnote prietoku, pričom miera priblíženia k danej hodnote je daná počtom opakovaní.
• Proporcionálna metóda: Najprv sa merajú prietoky na všetkých koncových jednotkách pri plne otvorených vyvažovacích ventiloch, ktoré sa porovnajú s požadovaným prietokom.
• Kompensačná metóda: Princípom je nastavenie konštantných podmienok vo všetkých bodoch sústavy pomocou tzv. partnerských ventilov. Každé nastavenie je teda už konečné a nie je nutné sa k nim vracať po vyvážení ďalších častí sústavy. Pred vyvažovaním nie je potrebné merať prietoky. Zmeny počas vyvažovania sa jednoducho kompenzujú pomocou partnerských ventilov.

Grundfos ALPHA3 je jediné obehové čerpadlo na trhu s funkciou vyváženia vykurovacej sústavy. Aplikácia má režimy pre podlahové vykurovanie, radiátory a kombináciu oboch. Vykurovacia sústava musí byť dvojrúrková a vybavená termostatickými ventilmi s prednastavením. Podlahové kúrenie nesmie mať žiadny permanentný obtok. V aplikácii jednoducho vyplníte údaje o vykurovacej sústave a miestnostiach v dome. Potom zapojíte snímací modul na obehové čerpadlo Grundfos ALPHA3 a prepojíte ho s aplikáciou. Aplikácia si tak jednoducho načíta všetky aktuálne údaje z čerpadla pri uzavretých ventiloch (nulový prietok) a pri ich úplnom otvorení.

Nesprávne vyváženú vykurovaciu sústavu spoznáte najmä podľa toho, že niektoré radiátory kúria viac a iné naopak menej alebo vôbec, napriek tomu, že sú na všetkých ventiloch nastavené na rovnakú hodnotu. Ďalšími znakmi nevyváženej vykurovacej sústavy sú hučanie a pískanie, ktoré naznačujú zbytočne vysoké prietoky. Vyváženie vykurovacej sústavy musí vykonávať kvalifikovaný odborník. Požiadavky pre správne vyváženie vykurovacej sústavy sú súčasťou vyhlášky č. 193/2007 Z.z..

Výpočet nákladov na kúrenie

Náklady na vykurovanie tvoria najväčšiu časť ročných výdavkov každej domácnosti. Preto je dôležité urobiť si výpočet nákladov na kúrenie, aby ste vedeli, ktorý zdroj energie je pre váš dom najvýhodnejší. Moderné technológie ako tepelné čerpadlá dokážu výrazne znížiť spotrebu a ušetriť stovky eur ročne.

Ako funguje kalkulačka vykurovania

Kalkulačka nákladov na kúrenie vám pomôže urobiť výpočet nákladov na kúrenie. Stačí zadať základné údaje:

• veľkosť domu,
• typ zateplenia,
• preferovaný zdroj tepla (plyn, drevo, pelety, tepelné čerpadlo).

Kalkulačka vám ukáže orientačné ročné náklady a porovnanie jednotlivých možností.

Porovnanie rôznych zdrojov kúrenia

1. Plyn - tradičné riešenie, ale ceny plynu neustále kolíšu. Priemerný dom spotrebuje 2 000-2 500 € ročne.
2. Drevo - lacnejšie, ale vyžaduje viac práce a skladovací priestor. Náklady cca 800-1 000 € ročne.
3. Pelety - ekologickejšie ako drevo, priemerné náklady 1 200-1 500 € ročne.
4. Tepelné čerpadlo - najúspornejšie riešenie. Ročné náklady sa môžu pohybovať len okolo 700-900 €, pri kombinácii s fotovoltikou ešte menej.

Kedy má zmysel urobiť si výpočet nákladov:

• Pri plánovanej výmene starého kotla.
• Ak uvažujete o investícii do tepelného čerpadla.
• Keď chcete získať dotáciu a potrebujete porovnať úspory.
• Ak si nie ste istí, či je váš dom pripravený na moderné vykurovanie.

Výhody tepelného čerpadla pri výpočte nákladov

• Úspora až 60 % oproti plynu.
• Automatická prevádzka bez obsluhy.
• Možnosť kombinácie s fotovoltikou pre ešte nižšie náklady.
• Štátne dotácie, ktoré pokryjú časť investície.

tags: #kurenie #samotiaz #vypocty