Čemu se vyhnout při obnově starší otopné soustavy

Následující příspěvek dlouholetého projektanta, a současně i bývalého soudního znalce v oboru vytápění, podrobně popisuje situaci, v níž se může a hlavně i již mohla ocitnout řada mladých rodin toužících po vlastním bydlení. Je  celkem pochopitelné, že po koupi staršího domku, a ve většině případů tím i započetí se splácením hypotéky, je každá ušetřená koruna dobrá. Málokdo si může dovolit zahájit komplexní rekonstrukci objektu tj. všech částí TZB včetně případných stavebních úprav.Nelze tedy než plně souhlasit se závěrem příspěvku „rady na závěr“, a to nejen v části ústředního vytápění. Následné odstraňování závad bývá poměrně nákladné, neúměrně prodlužuje rekonstrukci a snižuje výrazně komfort bydlení. Takové situace, zvláště pokud se kupí, určitě nepřispívají ke klidu a pohodě, což by měl být i jeden z důvodů, proč si mladé rodiny nemovitosti pořizují.

Recenzent: Zdeněk Číhal

Úvod

Koupit 50 let starý rodinný dům a předpokládat, že vše bude fungovat jak má, není zrovna představa reálná. Platí to pro téměř všechny profese technického zařízení budov a pro část vytápění zcela jistě nevyjímaje. V době výstavby v minulém století bývalo zvykem, že vytápění do domku instaloval místní topenář. Ten patrně ani netušil, že existuje profese zvaná projektant, jejíž představitelé dokážou všechny potřebné komponenty zařízení nejenom navrhnout, ale i spočítat, nakreslit, a i s výpisem potřebného materiálu předat objednateli. Tím mohl být přímo vlastník objektu nebo odborná topenářská firma.

Následující příspěvek je dalším odstrašujícím případem z praxe autorizovaného inženýra TZB. Jak se dále v textu přesvědčíme, nejen dimenzování otopných těles podle délky oken vytvořilo problémy s vytápěním na generace dopředu.

1. Výkon otopné soustavy

Základní představa o výkonu otopné soustavy je tím prvním problémem. Odpovídá výkon otopných těles skutečné potřebě tepla pro vytápění? Téměř nikdy. Je i vícenásobně vyšší, než je skutečná potřeba tepla domku. Podle ní se pak dimenzuje potrubí, armatury, oběhové čerpadlo, zdroj tepla i tlaková expanze. To ovšem v tom lepším případě, pokud se k dílu dostal zavčas projektant. U instalace v podání topenáře bez dostatečného vzdělání budeme hledat souvislosti mezi dimenzemi potrubí, armatur, oběhového čerpadla apod. naprosto marně.

Výpočet tepelných ztrát? Kdo to vymyslel? Počet článků radiátoru přece navrhuje topenář podle délky okna. A je jedno, jestli jde o otopné těleso Kalor 500/160 nebo 500/110 (obr. 2, 3).

U většího počtu článků bývalo dobrým zvykem napojit zpátečku na opačném konci otopného tělesa. Jinak proteče otopná voda jen přední částí radiátorů a jejich konce zůstanou vlažné, nebo studené. Po zaměření všech otopných těles byl pro soustavu –12/90/70 °C určen celkový výkon 28 kW. Skutečně potřebný výkon při venkovní výpočtové teplotě (–12 °C) bude až o 40 % menší! Maximálně nějakých 17 kW.

2. Čím začít?

Při koupi staršího domu je více otázek, jak uvést otopnou soustavu do provozu schopného stavu. Co udělat dřív a co později? Zateplit? Provozovat dál původní starý kotel na pevné palivo? Vyměnit kotel za nový, na pelety? Ponechat stávající otopná tělesa, nebo je vyměnit? Nebo je alespoň propláchnout?

Ponechat stávající rozvody tepla pro samotížný systém nebo je nahradit?

Vyměnit stávající dvojitě regulační kohouty za nové? Za takové, které vyhoví novým rozvodům a půjdou u nich nastavit výpočtové průtoky? Nebo za takové, které vyhoví stávající samotížné soustavě?

Jaké zvolit tepelné čerpadlo (TČ) vzduch-voda? Je lepší to provozované s vodou nebo s nemrznoucí směsí? Zrekonstruovat stavební uspořádání domku před nebo až po pořízení tepelného čerpadla?

Jak by měl okruh kotle a tepelného čerpadla fungovat?

Mají oba zdroje tepla fungovat současně, nebo každý samostatně? Jaké bude schéma zapojení pro obě varianty?

K čemu vlastně bude sloužit nový kotel, když při výpadku proudu nebude fungovat ani kotel, ani TČ?

3. Rady mistra topenáře

Pro 17 otopných těles doporučil topenář nový kotel na pelety o výkonu 35 kW. „Takový výkon, pane, využijete, vždyť v zimě může být mráz i –20 °C!“

Výkon tepelného čerpadla vzduch--voda se volí nižší, například 16 kW. „Když vám bude zima, tak přepnete na kotel nebo na elektrokotel, který zůstal po původním majiteli. Tepelné čerpadlo vzduch voda dáme levnější.“

Kostky jsou vrženy. Komponenty přivezeny. Dorazil nový kotel i levnější TČ za 150 tis. Kč, které pro svůj
provoz ovšem potřebuje nemrznoucí směs. Také 50litrová expanzní nádoba by možná mohla stačit. Dusík je tam ještě z výroby, nic dalšího netřeba řešit. Zbývá to nějak propojit, přidat do vody nějaké to množství nemrznoucí směsi a může se začít vytápět.

4. Jak to celé propojíte, pane topenáři?

„Inu jednoduše. Napojím to na staré rozvody.“

Na obr. 4 vidíme 50litrovou tlakovou expanzi. Na jaké potrubí je asi napojena? Na to přívodní nebo zpětné?

Podle topenáře (ale i podle normy) je to jedno.

Ve skutečnosti však ne tak docela. Jedno to není pro otopnou soustavu. Bod napojení expanze vytváří v soustavě nulový bod. Je to bod, ve kterém je stejný přetlak jak za klidu, tak i za provozu oběhového čerpadla. Napojí-li se expanze na potrubí za oběhovým čerpadlem TČ, je přetlak oproti nulovému bodu jen v krátkém úseku mezi čerpadlem a tímto bodem. Zatímco je zbytek otopné soustavy v podtlaku. V takovém případě se přisává vzduch u všech spojů, nejvíce u horních odvzdušňovacích ventilků otopných těles.

S ohledem na potřebu každodenního odvzdušňování otopných těles by se dalo předpokládat napojení za oběhovým čerpadlem. Jak je to ve skutečnosti poznáme na obr. 5 a 6.

Přívodní potrubí od TČ je na obr. 5 vpravo nahoře. Oproti zvyklostem, kdy je přívodní potrubí vždy vpravo ve směru toku tepla, je zde umístěné vlevo. Měděné přívodní potrubí od TČ klesá směrem k podlaze a napojuje T-kus. Jeho levá část klesá k podlaze, otáčí se a napojuje původní ocelové potrubí. Pravá část T-kusu napojuje topnou vložku ohřívače TV.

I když je expanze správně napojena na zpětné potrubí TČ, otopná soustava se stále zavzdušňuje. Čím by to mohlo být? Je více možností. Nedostatečný objem expanzní nádoby, nesprávný tlak plynu na vzduchové straně expanze, korozní produkty v původním ocelovém potrubí, pronikání kyslíku stěnami plastových trubek, dále pak chemická, elektrochemická a biologická koroze. U posuzované otopné soustavy způsobovaly zavzdušňování všechny tyto vlivy.

5. Kudy vede cesta nemrznoucí směsi z TČ do otopné soustavy?

Nejlépe je to vidět na obr. 4. Původní přívodní ležaté ocelové potrubí se dělí do dvou směrů. Jeden napojuje bez funkčního uzávěru výstupní potrubí kotle a prochází kotlem opačným směrem do zpátečky. Tím vytváří hydraulický zkrat.
Druhá část potrubí je přivedena na vstup původního, dnes již nefunkčního 4cestého směšovacího ventilu bez regulace, za ním prochází stojícím oběhovým čerpadlem a vstupuje do otopné soustavy. Zpátečka z otopné soustavy se vrací opět přes 4cesný ventil zpět do zpátečky.

Na obr. 7 na starém potrubí od kotle vidíme původní, dnes již nefunkční a netěsnící pojistný ventil. Jeho jedinou službou je odvést postupně nemrznoucí směs ze soustavy na podlahu kotelny. Sáhnout na tlačítko pro pravidelnou kontrolu funkce pojistného ventilu by mohlo znamenat přemístění celého objemu nemrznoucí směsi z otopné soustavy na podlahu kotelny.

Pro lepší představu čtenáře na obr. 8 uvádím schéma napojení TČ na původní rozvody kotelny s novým kotlem na pelety.

Kotel by měl mít uzávěry na přívodu i na zpátečce, další uzávěry pak až za směšovacím uzlem s čerpadlem. A až za tyto uzávěry napojit měděné potrubí od TČ, bez využití původního ocelového potrubí.
Jen obtížně si lze představit, proč i dnes naši topenáři stále pracují pod heslem bývalého prezidenta ČSSR, že „u nás je možné i nemožné“…

Také odtok od pojistného ventilu je řešen podle předchozího hesla. Tedy nijak. Pojistný ventil nemá odvod vody nezúženým potrubím s přerušením a vizuální kontrolou. Pokud by se jiný pan topenář rozhodl pojistný ventil vyměnit, hodila by se nálevka pro výstup z pojistného ventilu podle obr. 9 s přerušením, vizuální kontrolou a s odvodem expanzní směsi nezúženým profilem do kanalizace.

6. Jak odstranit zavzdušňování otopné soustavy?

Jen kompletní rekonstrukcí otopné soustavy. Jako příklad je uveden výpočet tlakové expanze podle ČSN EN 12 828 podle dostupných vstupních údajů.

Někdo by mohl polemizovat se vstupními údaji. Ano, je to možné. Výkon otopné soustavy může být menší, než je součet výkonu všech otopných těles v domě. K přesnější hodnotě by člověk dospěl výpočtem tepelných ztrát.
Také expanzní koeficient pro nemrznoucí směs by mohl být jiný, pokud by se věděl % obsah nemrznoucí směsi z celkového objemu soustavy. I teplota hraje u expanzního koeficientu svoji roli. Pokud je max. přípustná teplota otopné vody u kotle 95 °C, pak nelze do výpočtu vkládat teploty nižší, byť by to provozovatel domku požadoval.

Z výpočtové tab. 1 jsou důležité dvě hodnoty. Objem expanzní nádoby 140 l a minimální počáteční tlak plynu v expanzi bez vody 1,2 bar. Po napuštění vody a odvzdušnění soustavy by tlak studené vody měl být o 0,3 bar více, tj. 1,5 bar. Ačkoliv se bavíme o tlaku, ve skutečnosti se vždy jedná o přetlak oproti atmosférickému tlaku. Výsledek výpočtu platí pro případ, kdy je expanze napojena na sání oběhového čerpadla. Což v tomto případě je spíš dílem šťastné náhody než logické úvahy.

Také půjde o to, jak by měly být oba zdroje tepla provozovány. Otopná voda z TČ je napojena bez uzávěru k čtyřcestné nefunkční směšovací armatuře a prochází vypnutým oběhovým čerpadlem. Vlastní kotel vytváří hydraulický zkrat, kterým proudí otopná voda přes výstupní potrubí do zpátečky. Aby to vůbec mohlo nějak fungovat, muselo by být potrubí od TČ napojeno až za uzávěry kotlového okruhu.

Provoz přes kotel na pevné palivo by otopná soustava mohla teoreticky fungovat po výměně pojistného ventilu, instalovaného hned za kotlem (do 20 DN), výměně čtyřcestného směšovače s elektropohonem a regulací podle venkovní teploty, a patrně i po výměně oběhového čerpadla.

7. Hydraulika otopné soustavy. Průtoky vody a nemrznoucí směsi

V době kontroly otopné soustavy byl měřený průtok 33 l·h^–1, tj. cca 2 m³·h^–1 pro parametry cca –12/52/42/20. Z grafu čerpadla pro skutečný průtok 2 m³·h^–1 je potřeb-ná dopravní výška čerpadla cca
4,3 m.v.sl. (metry vodního sloupce). Vyšší potřeba tlaku je dána nejenom použitím nemrznoucí směsi oproti vodě, ale také průtokem přes 4cestný regulační ventil a vypnutému kotlovému oběhovému čerpadlu.

Pro instalované oběhové čerpadlo vidíme v grafu charakteristiky možného nastavení čerpadla (modré čáry), charakteristiku potrubní sítě (červená čára) a křivky účinnosti eta (černé čáry). V průsečíku zadaného průtoku, zde cca 1,0 m³·h^–1 (–12/90/70/20) je potřebná dopravní výška čerpadla necelé 3,0 m.v.sl.

8. Přívod studené vody do bojleru

Na přívodu studené vody na obr. 10 vidíme jen uzávěr, odbočku pro bojler gumovou hadicí a pojistný ventil s odtokem bez přerušení do kanalizace.

Podle ČSNEN 1487 a ČSN EN 1488 na přívodu studené vody do ohřívačů o objemu do 200 l musí být armatury viz obr. 11.

9. Výměna radiátorových armatur

Většina stávajících radiátorových armatur byla typu: kohout radiátorový přímý VE-4522.
Většina starých otopných soustav má přímé nebo rohové radiátorové kohouty VE-4522 v dimenzích DN 10 až DN 25. Tyto armatury se stále ještě na Slovensku vyrábějí a v Česku prodávají.

Za provozu se dá manipulovat ovládacím kroužkem jen o 90 °C, otevřeno/zavřeno.
Průtočný průřez se dá, i za provozu, měnit po uvolnění horního šroubku. Poté se dá ovládacím kroužkem otáčet o 360° několikrát za sebou. Tím se dá měnit zdvih kuželky, průtok, výkon a dosáhnout stavu, až budou mít všechna otopná tělesa přibližně stejnou teplotu na zpátečce otopných těles.

Začíná se u nejbližšího tělesa od zdroje směrem k nejvzdálenějšímu. Jde to ovšem jen u samotížných soustav. U otopných soustav s čerpadlem jsou Kv hodnoty (2,2 až 17 u DN 25) příliš vysoké na to, aby mohly mít vliv na omezení průtoku do otopných těles.

Teoreticky by bylo možné použít ventilové spodky termostatických ventilů (bez termostatických hlavic), jen s ručními hlavicemi, které nebudou ovlivňovat regulaci výkonu tepelného čerpadla. Problém je v tom, že takové armatury by mohly mít až o několik stupňů menší DN. Jejich instalace by si vyžádala úpravy připojovacího potrubí k otopným tělesům autogenem v jednotlivých místnostech. Je zjev- né, že tudy cesta nevede. Optimální možností je ovšem jen rekonstrukce celého rozvodu soustavy.

Rady na závěr?

Předem si ujasněte, co vlastně od zhotovitele budete požadovat. Nejlépe písemně. Nemusíte dělat všechno najednou, když nejsou finanční prostředky v potřebné výši. Stačí jen jednotlivé části sestavit  v nějakém logickém pořadí. Netěsnicí rozvody, šroubení, netěsnicí odvzdušňovací ventily, staré potrubí většího průměru pro samotížnou soustavu, ani nefunkční regulační armatury nebo čerpadla by neměly být v pořadí až na posledním místě.

Před podpisem smlouvy o dílo si ji důkladně prostudujte. Prověřte si identifikační údaje zhotovitele, včetně bankovního spojení, na které půjde bezhotovostní platba z vystavené faktury. Trvejte na vložení textu, že realizace zakázky proběhne jen na základě projektu od autorizovaného inženýra nebo technika registrovaného v jednom z oborů ČKAIT: IE01 – technika prostředí
staveb – technická zařízení, IT00 – technologická zařízení staveb, TE01 – technika prostředí staveb – vytápění a vzduchotechnika.

U České komory autorizovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě (ČKAIT) si ověřte, že vámi vybraný projektant je jejím členem. Při řešení případných reklamací se dá snadno zjistit, zda šlo o chybu projektu nebo chybu dodávky, u které nebyl dodržen projekt.

Trvejte na tlakové a topné zkoušce, včetně písemného protokolu.

Bez uzavřené smlouvy nenechte uskladňovat části zařízení ve Vaší nemovitosti.

Pokud tak učiníte, s velkou pravděpodobností se Vám výše popsané problémy úspěšně vyhnou.

Buďte si jisti, že řada nekvalifikovaných uchazečů o Vaši zakázku to vzdá ještě předtím, než Vám stihne způsobit statisícové škody a odevzdá Vám nefunkční otopnou soustavu. V o něco lepším případě soustavu částečně fungující, avšak s mnoha nepříjemnými problémy, jejichž následné odstraňování může být velice nákladné.

Literatura

[1] Vyhláška č. 193/2007 Sb., kterou se stanoví podrobnosti účinnosti užití energie při rozvodu tepelné energie a vnitřním rozvodu tepelné energie a chladu – znění od 1. 9. 2007. In: Zákony pro lidi.cz[online]. © AION CS 2010–2023 [cit. 26. 10. 2023]. Dostupné z:https://bit.ly/3FH3JwJ>.
[2] Vyhláška č. 237/2014 Sb., kterou se mění vyhláška č. 194/2007 Sb., kterou se stanoví pravidla pro vytápění a dodávku teplé vody, měrné ukazatele spotřeby tepelné energie pro vytápění a pro přípravu teplé vody a požadavky na vybavení vnitřních tepelných zařízení budov přístroji regulujícími dodávku tepelné energie konečným spotřebitelům – znění od 7. 11. 2014. In: Zákony pro lidi.cz[online]. © AION CS 2010–2023 [cit. 26. 10. 2023]. Dostupné z:https://bit.ly/40jylho>.
[3] Návrh vyhlášky, kterou se stanoví zvláštní pravidla pro vytápění a dodávku teplé vody při předcházení stavu nouze nebo ve stavu nouze. Verze pro jednání pracovních komisí (online). Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR. 15. 12. 2022 [cit. 26. 10. 2023]. Dostupné z https://bit.ly/49hLNWW>.
[4] ČSN 06 0310. Tepelné soustavy v budovách – Projektování a montáž. 2014–8 (změna Z2. 2017–9). ÚNMZ. Praha.
[5] ČSN 06 0830. Tepelné soustavy v budovách – Zabezpečovací zařízení. 2014–8 (změna Z1. 2014–11). ÚNMZ. Praha.
[6] ČSN EN 12828+A1.Tepelné soustavy v budovách – Navrhování teplovodních otopných soustav. 2014–11. ÚNMZ. Praha.
[7] ČSN EN 1490. Armatury budov – Kombinované teplotní a tlakové pojistné armatury – Zkoušky a požadavky. 2016–2. ÚNMZ. Praha
[8] ČSN EN 1717. Ochrana proti znečištění pitné vody ve vnitřních vodovodech a všeobecné požadavky na zařízení na ochranu proti znečištění zpětným průtokem. 2002–4. ČNI. Praha.
[9] ČSN EN 806–2. Vnitřní vodovod pro rozvody vody určené k lidské spotřebě – Část 2: Navrhování. 2005–10. ČNI. Praha.
[10] ČSN EN 1487. Armatury budov – Hydraulické pojistné skupiny – Zkoušky a požadavky. 2016–2. ÚNMZ. Praha
[11] ČSN EN 1488. Armatury budov – Pojistné skupiny pro expanzní vodu – Zkoušky a požadavky. 2022–6. ČAS. Praha

---

What to avoid when renovating an older heating system

The following contribution by a long-time designer and at the same time a former forensic expert in the field of heating describes in detail the situation in which several young families wishing to own their own housing can find themselves, and especially have already found themselves.It is quite understandable that after buying an older house and, in most cases, starting to pay off the mortgage, each crown saved is good.

Only few people can afford to start a complex building reconstruction, i.e. all parts of HVAC incl. possible construction modifications.
Therefore, one cannot but fully agree with the conclusion of the contribution "advice at the end", and not only in the heating section. The subsequent elimination of defects tends to be relatively expensive, disproportionately prolongs the reconstruction and significantly reduces the comfort of living. Such situations, especially if they pile up, certainly do not contribute to peace and well-being.

Keywords: older heating system, reconstruction, heating, defects, costs, heating system performance, heat demand, heat source, heat loss calculation, project, heat pump, connection errors.

❑ ❑ ❑