Evropský pohled na zabezpečovací zařízení ohřívačů vody

11.08.2017 Spoluautoři: Ing. Petr Blasinski, Ph.D., Ing. Jakub Vrána, Ph.D. Časopis: 4/2017

Článek připravený panem Ing. Jakubem Vránou, Ph.D. a panem Ing. Petrem Blasinskim, Ph.D. „Evropský pohled na zabezpečovací zařízení ohřívačů vody“ je věnován zabezpečení ohřívačů vody podle evropských norem. Autoři nejen tvrdí, že tradice evropských zemí a USA je různá, ale se znalostí věci poukazují jaké řešení je ve vybraných státech, a to ve velké Británii, ve Francii, v Německu, Rakousku, Belgii, Nizozemí, Švýcarsku a USA.
Čtvrtou část posuzovaného článku lze považovat za základ, kterému by se čtenáři měli věnovat. Čtenář je zde seznámen se základem daného problému, tj. Zabezpečení ohřívačů vody podle ČSN EN 806-2.

Recenzent: Zdeněk Karfík

1. Úvod

Pro zabezpečení tlakových ohřívačů vody se v různých zemích používají různé kombinace zabezpečovacích zařízení, která zabraňují překročení nejvyšší dovolené teploty a přetlaku. Při zpracování evropských norem pro vnitřní vodovody (ČSN EN 806-2), ohřívače vody a různá zabezpečovací zařízení bylo nutné tyto kombinace vyhodnotit a zahrnout do evropské koncepce, ze které tyto evropské normy vycházejí. Evropská koncepce je shrnuta v tab. 1 a v českém překladu ji můžeme najít také v příloze A ČSN EN 1490. Evropské normy pro zabezpečovací zařízení ohřívačů vody se zpracovávaly v 90. letech 20. století a Česká republika se zpracování neúčastnila. Zabezpečení ohřívačů vody podle evropské koncepce má zajistit, že teplota vody v ohřívači nepřekročí 99 °C a přetlak v ohřívači nepřekročí nejvyšší dovolený provozní přetlak ohřívače.

Při poslední revizi ČSN 06 0830 bylo nutné do této normy zapracovat zásady evropské koncepce zabezpečení ohřívačů vody tak, aby bylo v České republice možné používat zabezpečovací zařízení vyráběná podle evropských norem. V souvislosti s touto revizí ČSN 06 0830 se i u nás rozproudila o zabezpečovacích zařízeních diskuze. Protože diskuze trvá i po revizi ČSN 06 0830, vysvětluje tento článek evropskou koncepci zabezpečení ohřívačů vody a zásady zabezpečení ohřívačů vody podle ČSN 06 0830, které s touto koncepcí souvisejí.

2. Zabezpečení ohřívačů vody podle tradic v různých evropských zemích a USA

Evropskou koncepcí zabezpečení ohřívačů vody se zabýval Ing. Hall z Velké Británie [1], který už v první polovině 90. let 20. století zjistil, jak se zabezpečují ohřívače vody v různých zemích.

Ve Velké Británii se tlakové ohřívače vody zabezpečují omezovačem teploty na zdroji tepla a teplotní pojistnou armaturou, které zabraňují, aby teplota vody v ohřívači překročila 100 °C. Objem vody zvětšený při jejím ohřevu má pojmout externí expanzní nádoba dimenzovaná pro akumulaci 4 % objemu vody z ohřívače, která se používá spolu s pojistným ventilem pro expanzní vodu. Pojistný ventil se otevře při zvýšení přetlaku vody, dojde-li k selhání expanzní nádoby. Prostor pro expanzi teplé vody může být u určitých typů ohřívačů zajištěn přímo v zásobníkovém ohřívači.

Ve Francii se tlakové ohřívače vody zabezpečují omezovačem teploty na zdroji tepla a pojistnou skupinou obsahující pojistný ventil. Pojistná skupina je armaturou, která obsahuje uzavírací ventil, zpětný ventil, pojistný ventil, vypouštěcí armaturu a odbočku pro tlakoměr. Při zabezpečení ohřívače je spoléháno na omezení přetlaku. Pokud dojde k selhání zařízení omezujících teplotu, může být při doporučeném nastavení otevíracího přetlaku pojistného ventilu 0,6 MPa dosaženo teploty 165 °C. Pojistný ventil má zaručit bezpečné vypouštění vody i páry z ohřívače.

V Itálii se malé ohřívače zabezpečují pojistným ventilem. Velké ohřívače pro ústřední ohřev vody musejí být opatřeny ještě teplotní pojistnou armaturou.

V Německu, Rakousku, Belgii, Nizozemí a Švýcarsku je zabezpečení ohřívačů provedeno omezovačem teploty nebo bezpečnostním omezovačem teploty osazeným na zdroji tepla a pojistným ventilem pro expanzní vodu. Pojistný ventil bývá, zejména u malých ohřívačů (do objemu 200 l), součástí pojistné skupiny, což je jedna armatura, kterou tvoří ještě uzavírací ventily, zpětný ventil, vypouštěcí armatura a odbočka pro tlakoměr.

V USA se zabezpečení ohřívačů vody provádí omezovačem teploty a kombinovanou teplotní a tlakovou pojistnou armaturou umístěnou v horní části ohřívače, která plní také funkci pojistného ventilu (otevírá při překročení určité teploty nebo určitého přetlaku). Expanzní vodě je povoleno proudit zpět do přívodu studené vody.

3. Evropská koncepce zabezpečení ohřívačů vody

Vzhledem k různým tradicím v jednotlivých zemích počítají evropské normy pro zabezpečovací zařízení s více řešeními zabezpečení tlakových ohřívačů vody. Tato řešení spočívají v různých kombinacích zabezpečovacích zařízení (tab. 1). Výrobkové normy zabezpečovacích zařízení (pojistných ventilů, pojistných skupin, kombinovaných teplotních a tlakových pojistných armatur) tedy počítají s osazením těchto armatur podle různých národních předpisů. Pro snížení pracnosti se více armatur nutných na přívodu studené vody slučuje do jedné armatury nazývané pojistnou skupinou (obr. 1), jejíž složení je uvedeno v tab. 2.

Tab. 1 • Kombinace zabezpečovacích zařízení tlakových ohřívačů vody vyjádřené body na svislých čarách [1] 1) Pouze pro maximální topný výkon 5 kW; montuje se do přívodu studené vody.

Obr. 1 • Příklad pojistné skupiny pro expanzní vodu 1 – zvedací zařízení pojistného ventilu (rukojeť), 2 – odtok s přerušovačem průtoku, 3 – uzavírací ventil s ručním kolečkem, 4 – vypouštěcí zátka pro kontrolu těsnosti zpětné armatury, 5 – uzavírací ventil za zpětnou armaturou, 6 – přípojka pro tlakoměr, 7 – zpětná armatura

Tab. 2 • Součásti pojistných skupin (ve směru průtoku studené vody) a jejich účel ( a) nepovinné)

4. Zabezpečení ohřívačů vody podle ČSN EN 806-2

ČSN EN 806-2 je základní normou pro vnitřní vodovody a rozlišuje zabezpečovací zařízení teplotní a tlaková.

4.1 Teplotní zabezpečovací zařízení

Aby nemohlo dojít k překročení teploty vody v ohřívači nad 100 °C, je požadováno:

a) opatření přívodu energie ke každému ohřívači termostatickou regulací;
b) vybavení přívodu energie ke každému ohřívači nezávisle na termostatické regulaci zařízením pro omezení teploty;
c) zabezpečení teplotní pojistnou armaturou nebo kombinovanou teplotní a tlakovou pojistnou armaturou (obr. 2, obr. 3), popř. pojistnou skupinou pro odvod vody při selhání regulace (omezení) teploty, pokud to národní předpisy vyžadují.

Obr. 2 • Kombinovaná teplotní a tlaková pojistná armatura [Caleffi] určená pro připojení k nátrubku v horní části ohřívače 1 – tepelný článek (termočlánek) ponořený do vody v ohřívači, 2 – kuželka s těsněním

Obr. 3 • Kombinovaná teplotní a tlaková pojistná armatura osazená na plynovém zásobníkovém ohřívači vody

U elektrických a plynových ohřívačů vody a kombinovaných kotlů vyráběných podle příslušných evropských norem musí být termostatická regulace a zařízení pro omezení teploty (omezovač teploty) zabudovány výrobcem.

4.2 Tlaková zabezpečovací zařízení

Tlaková zabezpečovací zařízení zabraňují, aby přetlak v ohřívači nepřekročil nejvyšší dovolený provozní přetlak ohřívače. Tlakovým zabezpečovacím zařízením je pojistný ventil, který se umísťuje na přívodním potrubí studené vody k ohřívači. Mezi pojistný ventil a ohřívač vody nesmí být umístěna žádná uzavírací armatura.

5. Zabezpečení ohřívačů vody podle ČSN 06 0830

ČSN 06 0830 musí respektovat požadavky evropských norem, nesmí být s nimi v rozporu a musí umožňovat použití typových zabezpečovacích zařízení vyráběných podle výrobkových evropských norem. U teplotních zabezpečovacích zařízení, je v ČSN 06 0830 respektována koncepce zabezpečení podle ČSN EN 806-2. U tlakových ohřívačů, u kterých se při selhání zařízení pro regulaci teploty může voda v ohřívači ohřát na 100 °C a je zde nebezpečí vývinu páry, se požaduje osazení teplotní pojistné armatury nebo kombinované teplotní a tlakové pojistné armatury (vyráběné podle ČSN EN 1490), popř. pojistného ventilu na vrcholu ohřívače nebo na výstupu teplé vody z ohřívače. Teplotní pojistné armatury nebo kombinované teplotní a tlakové pojistné armatury se používají, pokud jsou součástí dodávky ohřívače (obr. 3). Jedná se o plynové nebo elektrické zásobníkové ohřívače o objemu větším než 200 l a všechny ohřívače ohřívané horkou vodou o teplotě nad 110 °C, párou, solární energií, kapalnými nebo tuhými palivy. Na našem trhu se již vyskytují plynové zásobníkové ohřívače, jejichž součástí kombinovaná teplotní a tlaková pojistná armatura je (obr. 3).

Pro zabezpečení ohřívače před překročením jeho nejvyššího dovoleného provozního přetlaku se používá pojistný ventil osazovaný na přívodu studené vody do ohřívače, který může být součástí pojistné skupiny. Jedná se o pojistný ventil pro expanzní vodu.

Pokud se nepoužije kombinovaná teplotní a tlaková pojistná armatura nebo teplotní pojistná armatura, musí být plynové nebo elektrické zásobníkové ohřívače o objemu větším než 200 l a všechny ohřívače ohřívané horkou vodou o teplotě nad 110 °C, párou, solární energií, kapalnými nebo tuhými palivy opatřeny dvěma pojistnými ventily, z nichž jeden se osazuje na přívodu studené vody a druhý na vrcholu ohřívače nebo na výstupu teplé vody. Při použití kombinované teplotní a tlakové pojistné armatury nebo teplotní pojistné armatury se na přívod studené vody do ohřívače osadí pojistný ventil pro expanzní vodu. Kombinovaná teplotní a tlaková pojistná armatura nebo teplotní pojistná armatura nenahrazuje pojistný ventil pro expanzní vodu.

Příklady zabezpečení ohřívačů vody podle ČSN 06 0830 jsou uvedeny na obr. 4 a obr. 5.

Obr. 4 • Příklad zabezpečení elektrického zásobníkového ohřívače o objemu do 200 l [2] 1 – směr proudění studené vody k ohřívači, 2 – uzavírací armatura, 3 – zkušební kohout nebo vypouštěcí zátka pro kontrolu těsnosti zpětné armatury, 4 – zpětná armatura, 5 – pojistný ventil pro expanzní vodu, 6 – vypouštěcí armatura nebo ruční vypouštěcí zařízení pojistné skupiny, 7 – ohřívač vody, 8 – teploměr, 9 – výstup teplé vody, 10 – uzávěr na výstupu teplé vody (nutný, pokud je potrubí teplé vody za ohřívačem vedeno výše než ohřívač)

Obr. 5 • Příklad zabezpečení zásobníkového ohřívače o objemu nad 200 l [2] 1 – směr proudění studené vody k ohřívači, 2 – uzavírací armatura, 3 – zkušební kohout nebo vypouštěcí zátka pro kontrolu těsnosti zpětné armatury (zkušební kohout lze využít jako vzorkovací armaturu), 4 – zpětná armatura, 5 – pojistný ventil pro expanzní vodu, 6 – vypouštěcí a vzorkovací armatura, 7 – ukazovací tlakoměr s kohoutem, 8 – odkalovací kohout (u zásobníkových ohřívačů o objemu nad 400 l), 9 – ohřívač vody, 10 – pojistný ventil (pouze u plynových nebo elektrických zásobníkových ohřívačů a ohřívačů ohřívaných horkou vodou, párou, solární energií, kapalnými nebo tuhými palivy), 11 – teploměr, 12 – vypouštěcí a vzorkovací armatura, 13 – výstup teplé vody, 14 – vstup cirkulace teplé vody, 15 – cirkulační čerpadlo, 16 – mechanický filtr

6. Závěr

Předpisy pro zabezpečovací zařízení tlakových ohřívačů vody jsou dnes uvedeny v různých normách. Revidovaná ČSN 06 0830 tyto předpisy shrnuje a doplňuje k nim další požadavky specifické pro Českou republiku. Požaduje se zabránění překročení teploty, jež musí být zabezpečeno nezávisle na funkci termostatu, který ovládá ohřev vody. Pro zabezpečení proti překročení nejvyššího dovoleného provozního přetlaku se používá pojistný ventil osazený na přívodu studené vody do ohřívače. Pojistný ventil na výstupu teplé vody z ohřívače nahrazuje u plynových nebo elektrických zásobníkových ohřívačů a ohřívačů ohřívaných horkou vodou o teplotě nad 110 °C, párou, solární energií, kapalnými nebo tuhými palivy teplotní, popř. kombinovanou teplotní a tlakovou pojistnou armaturu, která se na našem trhu běžně nevyskytuje. Kombinovaná teplotní a tlaková pojistná armatura se u nás zatím používá jen v případech, kdy je součástí dodávky ohřívače vody (obr. 3).

Literatura

HALL, J. B.: Safety devices for water heating equipment: Temperature or pressure? Sborník mezinárodního sympozia CIB W62 Water supply and drainage for buildings. 1994.
VAVŘIČKA, R. – VRÁNA, J. – POSPÍCHAL, Z.: Příprava teplé vody. Sešit projektanta. STP Praha 2017.
ČSN EN 806-2 Vnitřní vodovod pro rozvod vody určené k lidské spotřebě – Část 2: Navrhování.
ČSN EN 1487 Armatury budov – Hydraulické pojistné skupiny – Zkoušky a požadavky.
ČSN EN 1488 Armatury budov – Expansní skupiny armatur – Zkoušky a požadavky.
ČSN EN 1490 Armatury budov – Kombinované teplotní a tlakové pojistné armatury – Zkoušky a požadavky.
ČSN 06 0830 Tepelné soustavy v budovách – Zabezpečovací zařízení.

European view on safety devices for water heating equipment

The article discusses document which publicity is given in order to stimulate debate on selected questions at European level. A pair of academic authors (Faculty of Civil Engineering – BUT) not only affirm that tradition of European countries and USA differs, but cognizant of the theme they advert to various solutions among selected countries – United Kingdom, France, Germany, Austria, Belgium, Netherlands, Switzerland and USA.

A reader attention should be payed to chapter IV. which reveals the basis of the problematic – safety devices for water heating equipment according to ČSN EN 806-2 (European Standard EN 806-2:2005).

Keywords: safety device, pressure water heating equipment, European Standard, overpressure, operating pressure, relief valve, combined temperature and pressure relief valves

Související časopisy

4/2017