Co jste možná nevěděli o seřizování otopných soustav

Autor se v příspěvku zabývá seřizováním otopných soustav a uvádí své praktické zkušenosti spojené s touto oblastí. Formou otázek a odpovědí popisuje důležité parametry, které mají na správné seřízení otopné soustavy vliv. Ukázány jsou také výpočty pro nastavení teploty otopné vody v objektu před a po zateplení obvodového pláště.

Recenzent: Michal Kabrhel

Vyvažování, nebo chcete-li seřizování otopných soustav je stále vděčné téma odborných diskuzí.

Do panelových domů se v 90. letech začaly hromadně instalovat termostatické ventily, zpravidla bez projektu nebo dokonce bez výpočtu. Po čase se zjistilo, že jednotlivé stoupačky dostávají někdy větší a jindy zase menší průtok, než by potřebovaly termostatické ventily na stoupačky napojené. Tak začala éra seřizování otopných soustav.

Na paty stoupaček bylo potřeba instalovat armatury, které by zajistily potřebný průtok. Obdobným způsobem se nastavovaly průtoky do ventilových spodků termostatických ventilů. Každý projektant zaregistroval požadavek vyhlášky č. 193/2007 Sb., zejména v oblasti možné tolerance průtoku otopné vody v rozmezí ±15 %. Právě měřicí protokol, ať už u nových domů nebo po rekonstrukci vytápění, měl prokázat, že otopná soustava má tzv. vlastnosti obvyklé.

Každý projekt otopné soustavy nebo její rekonstrukce by měl být od roku 2007 doplněn také návrhem dimenzí, výpočtového průtoku, předběžného nastavení a umístění všech vyvažovacích armatur.

K čemu by jinak byly pečlivé výpočty v projetu, kdyby se následně po instalaci nikdo nepřesvědčil, zda jim dosažené průtoky skutečně odpovídají?

Protokol o zaregulování má praktický význam jak pro dodavatele rekonstrukce otopné soustavy, tak pro bytová družstva nebo SVJ – díky němu se snadno ověří, že dílo splňuje předpoklady projektu.

Aby bylo možné na vyvažovacím ventilu změřit průtok, musí při měření vykazovat jistou tlakovou ztrátu, obvykle minimálně 3–4 kPa. V takovém případě je dimenze ventilu zpravidla o jednu, častěji o dvě dimenze menší, než je dimenze potrubí, do kterého byl ventil osazen. Častou chybou projektu je, když je dimenze ventilu stejná, jako je dimenze potrubí. Korektní dimenze vyvažovacího ventilu je jen jednou z podmínek, za kterých se dá měření uskutečnit. Jaké jsou ty další podmínky?

Odpovídá realizace projektu?

Předem je potřeba ověřit, zda realizace otopné soustavy odpovídá projektu. Případné odchylky je potřeba předem upravit ve schématu měření, a to včetně uvedení výpočtových průtoků.

Obsahuje projekt všechny potřebné vyvažovací ventily?

Stejně tak je nutné ověřit, zda projekt obsahuje všechny potřebné vyvažovací ventily, tedy i tzv. ventily partnerské, tj. společné ventily jedné skupiny paralelně řazených ventilů.

Nejsou vyvažovací ventily předimenzované?

V tabulce projektu by měly být uvedeny tzv. Kv hodnoty ventilů vypočtené ze jmenovitého průtoku a minimální požadované tlakové ztráty na ventilu. Měření se může časově zkrátit, když je uvedeno i předpokládané nastavení ventilu.

Jsou všechny hlavice termostatických ventilů otevřené?

Zcela zásadní podmínkou je, aby regulační ventily koncových zařízení, například hlavice termostatických ventilů otopných těles byly v době měření 100% otevřeny. Automatické vyvažovací ventily, pokud jsou osazeny, musí být před měřením nastaveny na výpočtové průtoky podle projektu.

Je vylepena vývěska o datu a čase měření v domě?

U nových neobydlených zařízení to nebývá problém. U obydlených domů je potřeba vývěskou v domě upozornit na dobu měření se žádostí o otevření všech hlavic termostatických ventilů naplno.

Byla před měřením snížená teplota otopné vody?

Dalším požadavkem je, aby teplota otopné vody v době před uskutečněním měření byla výrazně snížena. Pokles teploty vzduchu ve vytápěných místnostech umožní otevření hlavic termostatických ventilů.

Jsou dostupné všechny klíče od místností s vyvažovacími ventily?

Někdy se stává, že osoba pověřená vyvážením soustavy ztrácí drahocenný čas hledáním klíčů od místností, ve kterých se vyvažovací ventily nacházejí. Pokud se do nich nedostane, nezbývá, než domluvit náhradní termín a celé měření od začátku opakovat. V obydlených domech to může být často nepřekonatelným problémem.

Byla otopná soustava propláchnuta?

Otopná soustava má být před měřením propláchnuta, odvzdušněna, mají být vyčištěny filtry a ověřena funkčnost zpětných klapek. Propláchnutí musí být důkladné a je nutné jej často opakovat.

Byla při měření přibližně stejná teplota otopné vody?

Nesmí se zapomenout na to, že se tlakové ztráty v potrubí mezi teplotami otopné vody od 20 do 80 °C mohou lišit vlivem hustoty a viskozitě vody až o 10 %. U nových budov je tedy potřeba měření provést, ­pokud možno ve stejný den, nebo při stejné teplotě otopné vody.

Byl nastaven jmenovitý průtok u oběhového čerpadla a snížena topná křivka?

Jsou i další podmínky, ty se ale týkají jen osoby nebo osob provádějící vyvážení. Nastavení průtoku u čerpadla otopné soustavy a jeho topné křivky by měla provést obsluha zdroje tepla.

Prováděl měření certifikovaný partner?

Z předchozího popisu plyne, že zhotovení měřicího protokolu předchází řada činností, bez jejichž splnění se nedá s měřením ani začít. Pokud se do měření pustí někdo, kdo není seznámen se všemi podmínkami, pak se snadno dostane do červených čísel měřidla a nebude schopen úkol dokončit.

Z těchto důvodů by tuto činnost měli provádět vyškolení a certifikovaní partneři. Vyvážená otopná soustava zajistí, že při vyšších diferenčních tlacích a průtocích na patě objektu obdrží jednotlivé stoupačky právě potřebný průtok. Patní regulátory stoupaček dokáží přebytečný diferenční tlak eliminovat, nedokáží jej ale zvýšit!

Regulátor nebo jen omezovač průtoku?

Slovo „regulátor“ není právě výstižným pojmem, který by charakterizoval možnosti vyvažovacího ventilu. Výstižnějším pojmem by mohlo být slovo „omezovač tlakové diference“ nebo „omezovač průtoku“. Ten významový rozdíl byl v řadě případů příčinou, proč někteří projektanti nebo i topenářské firmy nesprávně navrhovali nebo instalovali vyvažovací ventily ve stejné dimenzi, jako je dimenze potrubí. Přitom předpokládali, že si ventil správný průtok nastaví sám podle jejich zbožného přání.

Konečně jsme se dostali do stavu, kdy máme otopnou soustavu vyváženou jak na patách stoupaček, tak i na jednotlivých ventilových spodcích termostatických ventilů. Co by mohlo tento stav narušit?

Vysoká teplota otopné vody na vstupu do otopné soustavy

Dodavatel tepla odvozuje výkon otopné soustavy z projektu vytápění. U většiny panelových domů byla otopná soustava navrhována pro parametry otopné vody 90/70/–12 °C (teplota v přívodu, ve zpátečce a venkovní výpočtová teplota podle oblasti).

Z praxe u největšího pražského dodavatele tepla se zjistilo, že skutečná teplota při venkovní výpočtové teplotě není projektovaných 90 °C, ale jen cca 70–72 °C. Obdobné to může být i u jiných poskytovatelů CZT. Znamená to, že výkon otopné soustavy podle projektu není například 200 kW, ale je nižší. Jaký, ukazuje tab. 2. V tab. 1 jsou vstupní údaje pro výpočet.

Pro náhodně zvolený výkon otopné soustavy 200 kW a teplotní spád 20 K (90 – 70 = 20) je jmenovitý průtok 2,4 kg·s^–1. Pokud bude teplota vstupní otopné vody při –12 °C jen 72 °C, pak se výkon z projektu vytápění sníží na 112,6 kW. Další parametry se změní podle tab. 2.

Výkon klesl z 200 kW na 112,6 kW, teplotní spád klesl z 20 na 11,3 K. Nové parametry otopné soustavy budou 72/60,7 °C. Všimněme si, že co se nezměnilo, je jmenovitý průtok 2,4 kg·s^–1. Je to proto, že zůstala zachována otopná plocha a ve zdroji tepla pracuje stejné oběhové čerpadlo. U každého objektu by tak bylo možné snížit smluvní výkon o cca 43 %!

Pro výpočty uvedené v tab. 2 se s výhodou dá použít funkce Excelu „Řešitel“.

Snížení smluvního výkonu v cenách PTAS a.s. 2019 představuje úsporu přes 128 000 Kč·a^–1. O tuto částku může objekt přijít při nočním útlumu nebo nedodržením otopné křivky dle tab. 3.

Teplotu t_w1 = 72 °C je potřeba nastavit na ekvitermním regulátoru. Při nastavení průtoku na čerpadle 2,4 kg·s^–1 budou hodnoty t_w2 podle tab. 3 a 4. Je možné si všimnout, že při poklesu vstupní teploty do otopné soustavy se nezměnil průtok. A to z toho důvodu, že se nezměnila velikost otopné plochy.

Rozdíl mezi výkonem otopné plochy (200 kW), přibližně stejným jako byl výpočet tepelných ztrát a skutečně potřebným výkonem (112,6 kW), nižším o cca 43 % nám dává vědět o rezervách ve výpočtu tepelných ztrát. Je to vlivem různých přirážek, které v praxi nemohou působit ve stejném čase.

Pokud byl původní nezateplený dům hydraulicky vyvážen, zůstal zachován průtok otopnou soustavou, zůstaly zachovány dimenze vyvažovacích ventilů i jejich nastavení a tím i původní měřicí protokol. Není tak žádný důvod k tomu, aby se měření opakovalo.

V některých případech může být problém, pokud dodavatel tepla odmítne překontrolovat a garantovat jmenovitý průtok a nastavit spočtenou otopnou křivku. Pak nezbyde nic jiného, než za výměníkovou stanici osadit vlastní směšovací stanici pro okruh vytápění.

Jak zjistit potřebný výkon otopné soustavy po zateplení objektu?

Říká se, že po zateplení klesnou původní tepelné ztráty o cca 40 %. Někdo by se mohl naivně domnívat, že ve stejném poměru klesne také výkon OS i spotřeba tepla pro vytápění. Není to tak. Nikde nejsou doloženy původní tepelné ztráty nezatepleného domu. Ty se dají jen odhadovat podle výkonu otopné plochy, který se dá poměrně snadno spočítat.

Z tab. 2 vidíme, že skutečný výkon OS domu (112,6 kW) je oproti původním tepelným ztrátám (200 kW) o 43 % nižší. Porovnáme-li výkon OS domu po zateplení (99,9 kW) oproti výkonu OS před zateplením (112,6 kW) zjistíme, že úspora výkonu a s ním související spotřeba tepla je jenom 11,3 %. A to ještě pouze v případě dokonale vyvážené soustavy, optimálně nastavené topné křivky, nepřetápění a bez nočního útlumu. Bez splnění těchto podmínek může být skutečná úspora tepla i o 10 % nižší, tj. pouze kolem 10,2 %.

Výpočtem výkonu OS po zateplení podle předchozí metody se nedá nic zkazit. Vzít za základ skutečný výkon domu před zateplením (112,6 kW) a přepočítat výkon soustavy. Odpovídající teplota otopné vody na vstupu do soustavy zatepleného domu při venkovní výpočtové teplotě –12 °C bývá obecně kolem 62 °C. Ostatní parametry jsou v tab. 4.

Tab. 4 • Parametry otopné vody pro t_w1 = 72 °C

Původní skutečný výkon 112,6 kW se zateplením domu snížil na 99,9 kW. Současně se změnil teplotní spád otopné vody na 10,0 K. Stejně, jako v předchozím výpočtu se nezměnil průtok, stále 2,4 kg·s^–1. Opět ze stejného důvodu – nezměnila se velikost otopné plochy, dimenze vyvažovacích ventilů, jejich nastavení ani měřicí protokol. Stejně jako v předchozím případě je pro teplotní spád 62/52 °C třeba spočítat novou otopnou křivku podle tab. 5.

Tab. 5 • Parametry otopné vody pro t_w1 = 62 °C

Není účelem tohoto článku zabývat se ekonomickou (ne)efektivností nákladů na zateplení domu s úsporou výkonu pouhých (112,6 – 99,9) = 12,7 kW.

Co s klesajícím průtokem otopné vody?

Z uvedeného textu je patrné, že u nových domů je vyvážení otopných soustav poměrně snadno řešitelné. Ale jen do doby, než se do domu nastěhují první obyvatelé. Dalo by se říci, že zcela nebo částečně uzavřené hlavice termostatických ventilů jsou hlavním „nepřítelem“ vyvažovacích ventilů. Klesající průtok otopné vody, někdy na polovinu, nebo i na jednu čtvrtinu původně projektovaného průtoku znamená, že původní tlakové ztráty ve vodorovném rozvodu klesají na jednu čtvrtinu, nebo až na jednu osminu původní hodnoty.

Oběhové čerpadlo, pracující s konstantní tlakovou diferencí, přenáší rozdíl mezi tímto tlakem čerpadla a výrazně sníženou tlakovou ztrátou ve vodorovném rozvodu na termostatické ventily. Protože ventily nebyly na tak vysokou tlakovou diferenci konstruovány, začnou pískat a hlučet. Je to jedna z hlavních příčin hluku v otopných soustavách. K eliminaci hluku není jiné cesty než snížit otopnou křivku. I za cenu mírného diskomfortu těch, kteří mají své ventily u těles otevřené.

Dalším nepřítelem otopných soustav je dle mého názoru noční útlum.

Velká většina uživatelů panelákových a činžovních bytů přistupuje k vytápění způsobem, jaký bych očekával spíše u obyvatel domku s kamny. Opouštějí byt – zavřou ventil (nechají kamna dohořet), po návratu zase ventil otevřou (zatopí v kamnech). Po takové „otopné přestávce“ je samozřejmě v bytě chladno a logicky nějakou dobu trvá, než se byt znovu vytopí na uživatelsky komfortní teplotu. Ne zřídka se pak stává, že uživatelé začnou po dodavateli tepla požadovat navýšení teploty otopné vody. Dodavatel to samozřejmě rád udělá, tím se ovšem stávající problémy jen prohloubí.

Tepelné ztráty domu byly spočteny pro nepřerušované vytápění

Je obtížné přesvědčit některé uživatele bytu, že celá technologie ústředního vytápění, na rozdíl od kamen, byla založena na nepřerušovaném vytápění. Od výpočtu tepelných ztrát, návrhu velikosti otopných těles, dimenzí potrubí, návrhu dimenzí regulačních armatur a na jejím konci i výpočtu a nastavení ventilových spodků termostatických ventilů. Zásah do ovládání termostatické hlavice systémem otevřeno zavřeno by se dal přirovnat k odvozu kamen na dvůr v době například zimní dovolené.

Rozdíl mezi lokálním topidlem a radiátorem

Kamna jsou lokální topidlo, u něhož se předpokládá, že nemůže poskytovat rovnoměrný výkon 24 hodin denně. Proto je jejich výkon několikanásobně vyšší, než je výkon otopného tělesa pro místnost se stejnými tepelnými ztrátami. Díky vysokému výkonu kamen je možné po otopné přestávce poměrně rychle zvýšit teplotu vzduchu v místnosti na požadovanou úroveň.

U otopného tělesa to možné není. V důsledku nedodaného tepla během otopné přestávky dochází k chladnutí okolní stavební konstrukce. Po otevření hlavice termostatického ventilu se ve vychlazené místnosti začne teplota vzduchu zvyšovat jen pomalu. Část tepelné energie ohřívá vychladlé stavební konstrukce.

Problémy s reklamacemi nedostatečného vytápění, nebo hlukem v otopné soustavě nejsou a nemusí být ve vyvažování, ani v nedostatečné teplotě otopné vody, ale v myšlení některých uživatelů bytů. K nežádoucí manipulaci a uzavíráním TRV, dle mého názoru, přispěla bohužel i montáž indikátorů otopných nákladů (ITN). Vyhláška o vyvažování otopných soustav s nějakými indikátory ne­uvažovala a nemohla tak počítat s následky jejich uvedení do praxe.

Do dalších let si lze jen přát, aby bylo nestraně posouzeno, zda u hromadného nasazení ITN skutečně převládly výhody nad nevýhodami, a to zejména pro uživatele bytů. Což asi nepůjde měřit jen mírou subjektivní (ne)spravedlnosti při rozúčtování spotřeby tepla pro vytápění.

Použitá 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. In: Sbírka zákonů Česká ­republika, 2007, Částka 62, s. 2398–2406.
2. PETITJEAN, R.: L’équilibrage hydraulique global: un manuel pour la conception des circuits hydrauliques et la détection des anomalies dans les installations de chauffage et de conditionnement d'air, Tour & Anderson AB, 1994, 539 s. ISBN: 978-9163026287.
3. ČSN EN 834 Indikátory pro rozdělování nákladů na vytápění místností otopnými tělesy – Indikátory napájené elektrickou energií. 2014-8

---

What You May Not Have Known About Heating Systems Balancing

The author deals with the regulation of heating systems and presents his practical experience connected with this area. Using the questions and answers form he describes important parameters that influence the correct adjustment of the heating system. Calculations are also provided for setting the heating water temperature in the building before and after thermal insulation of the perimeter shell.

Keywords: heating systems regulation, balancing valves, open thermostatic valves, reduced heating water temperature, heating surface capacity, nominal flow