Komplikace s vytápěním nových bytových domů

Výkon každého spotřebiče tepla v teplovodní otopné soustavě je ovlivňován zejména teplotou teplonosné látky, velikostí teplosměnné plochy a průtokem. Otopná tělesa, podlahové vytápění, otopné žebříky se vyznačují různou tepelně hydraulickou charakteristikou. Použití rozdílných tepelných spotřebičů v jedné otopné soustavě vyžaduje technické řešení, které umožňuje jejich správnou funkci.
Součástí předávací dokumentace topenářského díla je i protokol o hydronickém vyvážení soustavy. Povinností projektanta je navrhovat otopné soustavy, které hydronické vyvážení a vypracování protokolu umožňují.
Autor článku provedl analýzu chyb hydronicky nevyvážené otopné soustavy. V závěru článku je uveden návrh na odstranění projektových a instalačních vad.

Recenzent: Jiří Matějček

V minulosti byly bytové objekty charakterizovány vodorovným rozvodem pod stropem suterénu, stoupačkami a otopnými tělesy s termostatickými ventily.

Novější bytová výstavba s lepšími tepelně-technickými vlastnostmi a menšími tepelnými ztrátami umožnila použití podlahového vytápění. Podlahové smyčky jednotlivých místností bylo možné provést samostatně pro jednotlivé byty a do společného potrubí osadit bytové měřiče tepla. To zásadním způsobem změnilo původní koncepci rozvodu tepla. Pro jednu sekci domu je dnes obvykle jen jedna stoupačka napojená z kotelny nebo předávací stanice tepla. Na stoupačku je v každém podlaží na chodbě napojen rozdělovač bytových okruhů, každý s měřičem tepla a vyvažovacím ventilem, ať už statickým nebo dynamickým. Od rozdělovače na chodbě je otopná voda do bytových rozdělovačů vedena podlahou. Z bytových rozdělovačů jsou vedeny samostatné smyčky podlahového vytápění, okruh pro koupelnový žebřík a klasické deskové otopné těleso, nejčastěji umístěné v místnosti, kde architekt předpokládal ložnici.

Snaha o co největší zjednodušení a zlevnění těchto dvou fyzikálně odlišných systémů vytápění vede často až k fatálním chybám. Ty se jen s velkými obtížemi a nákladně odstraňují.

Koncepce hydronických okruhů

Hydronické okruhy nejsou vždy spočteny s pozorností, kterou by si zasloužily. Často se zdá, že jsou příliš jednoduché na to, aby bylo potřeba se jim patřičně věnovat. Podcenění výpočtu hydronických okruhů však často vede ke zhroucení koncepce hydroniky celé stavby. Následky bývají dramatické a opravy obzvláště nákladné.

Je důležité si uvědomit, že průtoky otopné vody požadované podle výpočtu, musí být za provozu zajištěny a udržovány v podstatě na konstantní hodnotě u každé koncové jednotky.

Vyvážení průtoku vody v rozvodu podle výpočtu zajišťuje, že každá koncová jednotka, tedy každá smyčka podlahového vytápění a každé otopné těleso, obdrží minimálně výpočtový průtok bez ohledu na to, jaký je momentální výkon otopné soustavy. Současně je nutné, aby celkový průtok koncových jednotek byl kompatibilní, tj. slučitelný s průtokem zdroje tepla. Jinak řečeno, průtok od zdroje tepla má být o 5 až0100% vyšší, než je součet průtoků všech koncových jednotek. V opačném případě nebude instalovaný výkon zdroje tepla přenositelný do otopné soustavy.

Regulace vytápění bytu jedním centrálním regulátorem?

Koncovými jednotkami se rozumí jak smyčky podlahového vytápění, tak i otopná tělesa, například desková, nebo koupelnové žebříky.

Pokud jsou některé otopné okruhy z hlediska průtoku znevýhodněny, pak místní regulátory (např. regulační nebo termostatické ventily) nemohou zajistit vyrovnání nedostatečného průtoku, tj. jeho navýšení, z jednoho prostého důvodu: regulátory mohou průtok jen snížit nebo zcela uzavřít.

Navíc, jeden centrální regulátor pro byt, není schopen regulovat nehomogenní instalaci.

Takovou instalaci si můžeme představit jako:

• hydronicky nevyváženou,
• sdružující koncové jednotky s odlišnou akumulací tepla v otopné ploše,
• s potřebou odchylné střední teploty otopné vody pro výpočtový výkon,
• s rozdílným poklesem výkonu a identickým poklesem střední teploty otopné vody.

Neexistuje totiž žádný výpočtový vztah mezi teplotou otopné vody a externí nebo vnitřní teplotou, který by se dal aplikovat na průtokově nevyvážený a nestabilní otopný okruh. Jinými slovy řečeno – jedním regulátorem pro byt není možné řídit klasické spolu s podlahovým vytápěním napojeným na stejné potrubí!

Požadavky na zdroj tepla

Teplovodní podlahové vytápění je potřeba napojit na zdroj tepla vybavený regulačním zařízením, které dodává otopnou vodu o teplotě do 50 °C.

V našem případě je jím plynová kotelna s regulací pomocí směšovací stanice s trojcestným směšovacím ventilem – viz obr. 1.

Na obr. 1 vidíme směšovací stanici s opačně namontovaným filtrem, který nebude možné vyčistit. To je ta menší chyba. Podstatným problémem je umístění vyvažovacího ventilu STAD do místa s proměnným průtokem, tedy před směšovací zkrat. Díky tomu není možné průtok změřit, nastavit a aretovat, ani vytvořit měřicí protokol. Průtok v tomto místě se neustále mění v závislosti na venkovní teplotě.

Rozdělovače bytových okruhů na chodbách domu

Rozdělovače na chodbách jsou napojeny na plynovou kotelnu pomocí jedné stoupačky – viz obr. 2.

Na obr. 2 je vidět rozdělovač otopné vody napojený na domovní stoupačku. Účelem chodbových rozdělovačů je stabilizovat průtoky do jednotlivých bytů. Jejich účelem v žádném případě není škrcení průtoku do bytu společně pro podlahové smyčky i pro vytápění otopnými tělesy, jak je patrno z obr. 2. Každý z pěti bytových rozvodů je opatřen měřičem tepla a automatickým regulátorem průtoku Danfoss AB-QM.

Chybná úvaha projektanta

Nesprávným rozhodnutím pro celou otopnou soustavu bylo osazení ventilu AB-QM elektropohonem, řízeným pokojovým termostatem umístěným v jedné z místností bytu s podlahovým vytápěním.

Podle teploty pokojového termo­statu je škrcen průtok nejenom do všech podlahových smyček, ale i do koupelnového žebříku i do otopného tělesa v ložnici. Jaké to má následky? Zatímco vlivem významné tepelné akumulace podlaha vytápí ještě několik hodin, otopná tělesa po uzavření průtoku vychladnou v řádu několika minut. Ručníky na koupelnových žebřících zůstanou až do rána mokré, otopné těleso v ložnici studené i při plném otevření termostatického ventilu.

Nic na tom nemohou změnit ani bytové rozdělovače na obr. 4, do kterých je přivedena otopná voda z chodby.

Regulace teploty otopné vody

Základní regulace teploty otopné vody je zajišťována již v kotelně. Optimální následnou regulací pro podlahové vytápění by měla být regulace každé podlahové otopné smyčky pomocí elektropohonu, ovládaným prostorovým termo­statem umístěným v každé vytápěné místnosti. Skutečná regulace snižuje průtok do všech podlahových smyček i otopných těles pomocí ventilu na rozdělovači na chodbě.

V jednodušším provedení bylo možné navrhnout regulaci pomocí směšovacího čerpadla pro všechny otopné smyčky bytu s ovládáním prostorovým termostatem umístěným v jedné charakteristické místnosti. U tohoto způsobu nedochází ke škrcení průtoku, ale k snižování teploty otopné vody. Jak vidíme na obr. 4, bytový rozdělovač není žádnou takovou regulací vybaven.

Tepelné ztráty místností byly spočteny pro nepřerušované vytápění. To je důvodem, proč je potřeba udržovat konstantní průtok otopné vody v celé soustavě. Průtok se může měnit jen vlivem termostatických ventilů při působení vnějších (oslunění), nebo vnitřních tepelných zisků. Možné jsou i nežádoucí tepelné zisky od vlastní otopné soustavy. To v případě, kdy teplota otopné vody je vyšší, než by odpovídala topné křivce.

Je velký rozdíl v tom, zda k regulačnímu zásahu se škrcením průtoku dochází individuálně až u jedné každé koncové jednotky, nebo na počátku rozvodu pro více jednotek, lišící se od sebe požadavky na fyzikální parametry, jako jsou průtok, teplota, dispoziční tlak a tepelné zisky.

Jak mohlo vypadat schéma zapojení bytových rozdělovačů

Jedna z možností funkčního zapojení bytových okruhů je na obr. 5.

Co říká norma

V ustanovení normy ČSN 06 0310 Tepelné soustavy v budovách – Projektování a montáž se v čl. 6.6 uvádí:

Pokud jsou ve vytápěném objektu místnosti:

• s různou tepelnou akumulací stavebních konstrukcí,
• s různým požadovaným časovým průběhem plné a tlumené vnitřní teploty,
• s různým časovým průběhem tepelných zisků,

pak je vhodné místnosti s podobnými vlastnostmi sloučit do skupin a pro každou skupinu se doporučuje vytvořit samostatnou větev s vlastní regulací.“

Stížnosti uživatelů bytů a nabídnutá řešení

Noví uživatelé bytů si začali stěžovat na nefunkčnost koupelnových žebříků a deskových otopných těles. Bylo potřeba nabídnout nějaká řešení, která by nedostatky odstranila:

Řešení I. 

Při prvním pokusu o nápravu situace byl v několika „zkušebních“ bytech nahrazen ventil AB-QM s elektropohonem ventilem AB-PM od stejného výrobce.

Jaký je mezi těmito dvěma ventily rozdíl? Ventil AB-QM nebo AB-PM zajišťuje z hlediska hydraulického vyvážení automatické omezení průtoku otopného okruhu, a to zcela nezávisle na okamžitém výkonu soustavy. Ventil AB-PM navíc umožňuje současnou stabilizaci tlakového rozdílu okruhu. To by se mohlo využít například v případech, kdybychom v budoucnu plánovali nahradit například stávající manuální radiátorové kohouty za termostatické ventily. Stávající problém to však neřeší.

Oba ventily by mohly být řešením regulace jak pro dvoutrubkové soustavy vytápění s otopnými tělesy, tak i pro soustavy podlahového vytápění, ale nikoliv na jedné otopné větvi, nikoliv ve stejném čase, a nikoliv omezováním průtoku!

Dosáhne se jen toho, že otopná tělesa budou fungovat po celou topnou sezonu, ale za cenu zrušení regulace podlahového vytápění.

Řešení II. 

Druhým pokusem o korekci koncepční chyby bylo vložení termostatického ventilu do přívodního potrubí bytového rozdělovače. Pro vybrané byty se na chodbě odpojil elektropohon ventilu AB-QM a k bytovému rozdělovači se napojil termostatický ventil, viz obr. 7.

Termostatický ventil umožňuje manuální snížení průtoku otopné vody, a tím její střední teplotu, bohužel opět společně jak pro vytápění podlahové, tak i pro vytápění koupelnových žebříků a deskových otopných těles. Problém není v současném snižování teploty, ale ve snižování teploty samostatně pro podlahové vytápění a pro otopná tělesa.

Nabízené vložení termostatického ventilu do přívodního potrubí bytu problém opět neřeší.

Řešení III. 

Třetím pokračováním bylo zařazení solenoidového ventilu do přívodního potrubí pro byt. Zatímco termostatický ventil bylo nutné ovládat ručně ve skříni, solenoidový ventil to provedl automaticky podle pokojového termostatu. Ale opět pro oba systémy vytápění současně a ve stejném čase.

Z důvodů výše uvedených nemůže ani tento návrh reklamovanou vadu vyřešit.

Není divu, že si vlastníci výše popsaných bytů komfort vytápění takto nepředstavovali. Tímto způsobem navržená a realizovaná otopná soustava nesplňuje ani jeden z požadavků na ni kladených. Nezajišťuje konstantní průtok otopnými okruhy, ani jejich samostatnou regulaci.

Zástupci uživatelů bytů si zajistili znalecký posudek a soudnímu znalci položili otázky, na které chtěli získat odpovědi ještě před tím, než by přistoupili k soudnímu sporu:

Je reklamovaná vada vadou projektu nebo dodávky?

Reklamovaná vada je koncepční vadou projektu. Pokud zhotovitel, jako odborná firma, tuto vadu nepostřehl a nepožádal projektanta o její odstranění, pak se jedná rovněž o vadu dodávky.

Mohou dodavatelem navrhovaná opatření spočívající ve výměně regulačních armatur reklamovanou vadu odstranit?

Nemohou. Je potřeba zajistit konstantní průtok otopnými okruhy namísto průtoku proměnného. Je potřeba zajistit samostatnou regulaci jak pro otopná tělesa, tak i pro podlahové smyčky.

Jsou v kotelně a otopné soustavě ještě jiné vady?

Ano, jsou. Zejména jde o umístění partnerského vyvažovacího ventilu do místa s proměnným průtokem.

Byly v projektu uvedeny podklady pro vypracování měřicího protokolu?

Nebyly.

Byla otopná zkouška platná bez měřicího protokolu?

Nebyla.

Je vada projektu a dodávky podkladem pro reklamační řízení?

Ano, je.

Je vada dodávky odstranitelná?

Ano, je.

Jakým způsobem?

• U chodbových rozdělovačů, u ventilů Danfoss AB-QM, odebrat elektropohony. Ventily dál používat jako automatické regulátory průtoku.
• Bytové rozdělovače vyměnit za rozdělovače podle obr. 5, včetně regulace.
• Přesunout ventil STAD 50 ve směšovacím okruhu v kotelně až za směšovací zkrat.
• Osadit před hydraulickou výhybku v kotelně vyvažovací ventil. Je potřeba zajistit, aby průtok kotlovým okruhem byl o cca 5 až 10 % vyšší, než je průtok za ní. Jinak nebude výkon kotlů přenositelný do otopné soustavy.
• V opravné dokumentaci vytvořit podklady pro zhotovení měřicího protokolu (číslo ventilu, umístění, výpočtový průtok, partnerské ventily apod.).

Po provedených opravách si dodavatel nechá vypracovat měřicí protokol od certifikovaného partnera a zopakuje otopnou zkoušku. U zabydleného domu to bude složitější. Bude potřeba výrazně snížit otopnou křivku a vývěskou v domě požádat uživatele bytových jednotek, aby nechali termostatické ventily zcela otevřené.

Závěr

Neznalost a nedodržování technických norem bývá častou příčinou následných reklamací funkce technického zařízení. České technické normy nejsou obecně závazné, v některých případech však vzniká povinnost je dodržovat, a to na základě právního předpisu, který stanoví, že v určitém případě musí být postupováno v souladu s určenou technickou normou.

Také pokud projektant pracuje s produkty konkrétní firmy, pak může velmi snadno prostým dotazem zjistit, zda je jím navrhované řešení technicky správné. Při pochybnostech si lze nechat od firmy doporučit jiné řešení, které u otopné soustavy zajistí 100% funkčnost.

Pokud tak neučiní, nastanou komplikace a celá záležitost se pak v hořkém finále dostane až před soud, kde bývá častou otázkou soudce, zda má reklamované zařízení „vlastnosti obvyklé“.

O otopné soustavě, která má na jednom potrubí dvě otopné soustavy s rozdílnými fyzikálními vlastnostmi a s jednou centrální regulací škrcením, se to zcela určitě říci nedá. Zvláště, když díky chybějícímu měřicímu protokolu není platná otopná zkouška a veškeré dosud provedené úpravy reklamovaný problém nevyřešily.

Literatura

1. ČSN 06 0310 Tepelné soustavy v budovách – Projektování a montáž – Zařízení regulace a měření; 2006-9
2. ČSN 06 0320 Tepelné soustavy v budovách – Příprava teplé vody – Navrhování a projektování; 2006-9
3. Vyhláška č. 193/2007 Sb., kterou se stanoví podrobnosti účinnosti užití energie při rozvodu tepelné energie a vnitřním rozvodu tepelné energie a chladu
4. ČÍHAL, Z.: Příprava TV a nedotápění objektu. Topenářství instalace, 2016, roč. 50, č. 5, s. 58–62. ISSSN 1211-0906.
5. 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.
6. Podklady firmy IVAR
7. Podklady firmy Danfoss
8. Podklady TA Hydronics
9. https://www.epravo.cz/top/clanky/ technicke-normy-a-jejich-vyuziti- v-praxi-67931.html

---

Heating Systems Complications in New Apartment Buildings

The performance of each heat consumer in a hot water heating system is influenced, in particular, by the temperature of the heating medium, size of the heat exchange surface and the flow rate.

The radiators, underfloor heating or heating ladders are characterized by different thermal-hydraulic characteristics. The use of different heat consumers in one heating system requires a technical solution that allows them to function properly.

One of the heating works project parts should be also a protocol on hydronic balancing of the system. It is designer´s responsibility to design heating system that enables hydronic balancing and protocol draw up.

The author of the article has analyzed the hydro-unbalanced heating system errors. At the end of the article, the author presents his solution how to deal with project and installation defects.

Keywords: heating, complications, hot water heating system, hydronic balancing, protocol.