Otázky 2019/8

otopné soustavy

Vedoucí a recenzent rubriky Miloš Bajgar

Otázka:

U plynového kotle o výkonu 50 kW mám HVDT (hydraulický vyrovnávač dynamických tlaků), za ním jsou tři směšované topné okruhy, každý s trojcestným směšovačem a oběhovým čerpadlem. Teplota za HVDT je o 12 °C nižší než před ním. Nevíte, čím by to mohlo být? U nás mi zatím nikdo nedokáže poradit.

Odpověď:

Hydraulický vyrovnávač dynamických tlaků umožňuje vyloučit nežádoucí interference v průtoku mezi kotlem a topnými okruhy. Při plném výkonu kotle i topných okruhů musí být průtok kotlem o něco málo vyšší, než je průtok kotlovými okruhy. S ohledem na přesnost seřizovacích ventilů se udává průtok cca o max. 5 % vyšší, než je součet jmenovitých a seřízených průtoků jednotlivých okruhů do otopné soustavy.

Nadbytečný průtok změřený seřizovacími ventily (STAD K – Součet průtoků ventily STAD 1+2+3) se vrací od bodu „A“ do bodu „C“. V takovém případě bude teplota v Bodě „A“ i „B“ stejná. To se dá ověřit teploměry před i za HVDT.

Předpokladem je, že průtoky jak kotlem (STAD A), tak i součet průtoků kotlových okruhů, měřených ventily (STAD 1, 2 i 3) budou nastaveny pomocí vyvažovacích ventilů.

Obr. 1 • HVDT

V dnešní době dávají někteří projektanti přednost pojmu seřizovací ventily, namísto pojmu vyvažovací ventily. Někteří praktici si však myslí, že průtoky jak v topných okruzích, tak i v okruhu kotle se jako zázrakem nastaví sami od sebe a k žádnému vzájemnému ovlivňování průtoků v soustavě několika čerpadel nemůže dojít. Že to tak není, naznačuje dotaz čtenáře.

Proč je teplota za HVDT v bodě „B“ o 12 K nižší, než v bodě „A“? Protože součet průtoků topných okruhů je větší, než je průtok kotlem. Často i o 50 %. Rozdíl průtoku vracející se společnou zpátečkou k HVDT bodem „D“, stoupá k bodu „B“, kde se směšuje s otopnou vodou od kotlů. Díky tomu je teplota za HVDT v bodě „B“ nižší, jak uvádí čtenář i o 12 K.

V průběhu topné sezony by to nemusel být hlavní problém. Hlavní problém spočívá v tom, že výkon kotle v kW, nebo i výkon kotelny s více kotli, není díky nižší teplotě za HVDT v bodě „B“ přenositelný do otopné soustavy. Výkon kotelny s jedním kotlem mohl být i o 10 kW nižší a kotle levnější. U kotelen s více kotli se často po roce provozu přidává jeden kotel, aby se dosáhlo uspokojivého vytápění. Je to metoda podstatně dražší, než instalovat do topných okruhů kotle i otopné soustavy seřizovací ventily.

HVDT k nám přišel ze západních zemí někdy před 30 lety. Jejich konstrukce má svá přesná pravidla, uspořádání hrdel i jejich průměry pro konkrétní výkon. Schéma HVDT je na obr. 2.

Obr. 2 • Rozměry a uspořádání hrdel

Vnitřní průměr HVDT D a vnitřní průměry hrdel d se stanoví z průtoku v [m³·h^–1] a rychlosti proudění podle rovnice 1. Rychlost proudění se doporučuje u HVDT obvykle 0,1 m·s^–1, u hrdel o vnitřním průměru d menším jak 0,9 m·s^–1. Malá rychlost proudění usnadňuje odvzdušnění v horní části HVDT.

Kde je:

• D – vnitřní průměr HVDT [mm]
• M – jmenovitý průtok kotlem [m³·h^–1]
• v – rychlost proudění [m·s^–1]

Konkrétní příklad pro výkon 80 kW, parametry otopné soustavy 80/60 °C a rychlost proudění 0,1 m·s^–1:

80 kW, 80/60 °C,
M = 80 x 0,86/20 = 3,44 m³·h^–1

Volíme DN 125 (Æ 133 x 4,0)  s D = 125 mm.

Vnitřní průměry hrdel HVDT budou:

Volíme DN 40 s D = 41,8 mm.

Také uspořádání hrdel není náhodné. Výstupní hrdlo z HVDT je výškově posunuto o 3·D, v konkrétním případě o 330 mm směrem dolů, aby otopná voda o vyšší teplotě, musela změnit směr a došlo k dostatečnému odvzdušnění. Výstupní hrdlo z HVDT směrem ke kotli je stejně jako v předchozím případě výškově posunuto, ale směrem nahoru, tedy opět proti směru samotížného vztlaku. V obou případech je usnadněno odlučování pevných částic, které se usazují ve spodní části a mohou být odkaleny. Vzdálenost mezi středními hrdly HVDT může být větší jak 3·D.

Konstrukcí HVDT je velmi mnoho. Od hrdel proti sobě, přes HVDT s přepážkou mezi těmito hrdly, po konstrukce s hranatou HVDT. Čtenář si dokáže představit, o jaké výhody otopná soustava přijde, pokud budou například hrdla HVDT proti sobě.

Ani jeden konkrétní HVDT nebude fungovat správně v širokém rozmezí výkonu. Jde jen o obchodní praktiku, která se snaží usnadnit práci pro topenáře, který není znalý pravidel pro optimální návrh HVDT. Každý projektant si dokáže HVDT pro svůj konkrétní případ spočítat. I jeho výroba bude jednodušší, levnější a zejména 100% funkční.

Odpovídal: Ing. Miloš Bajgar, Vytápění – znalecká a projektová kancelář, Praha; člen redakční rady Topenářství instalace