Otázky 2021/1

otopné soustavy

Vedoucí a recenzent rubriky Miloš Bajgar

Otázka:

Dobrý den,

jsem členem výboru bytového domu na Praze 10. Jedná se o novostavbu kolaudovanou v roce 2007 s 200 bytovými jednotkami, která je napojená na CZT Pražské teplárenské (PTAS). Developer uzavřel s dodavatelem tepla 10letou smlouvu s tím, že PTAS zdarma do objektu dodá předávací stanici a zavázal nás tak k 10letému odběru tepla od PTAS.

Nyní od PTAS přišly smluvní dokumenty, abychom přešli na výkonové zúčtování, čemuž nikdo z výboru nerozumí, a tak nechceme podepsat něco, co by pro nás bylo nevýhodné.

Původní smlouva sice nedávno vypršela, ale protože odpojení od CZT v našem případě asi nepřipadá v úvahu, zajímalo by nás, zda vůbec a případně jakým způsobem bychom mohli ve stávající situaci ušetřit na teple.

Odpověď:

Úspory tepla se dají najít v každém domě. Nejdříve je potřeba zjistit instalovaný výkon otopné plochy, nejlépe z původního projektu vytápění. Pokud se nedochoval, je levnější variantou dohledat a zkopírovat část projektu vytápění na stavebním úřadě. Poslední možností je nechat otopnou plochu odborně zaměřit projektantem.

Tepelné ztráty domu nemusejí přímo souviset s potřebou tepla pro vytápění, která je základem pro výpočet smluvního výkonu dvousložkové ceny tepla. Je to z důvodu, že téměř nikdy není topná křivka, při venkovní výpočtové teplotě (v Praze –12 °C) projektovaných například 90 °C, ale teplota výrazně nižší, například 72 °C. Nižší vstupní teplota otopné vody na vstupu do otopné soustavy (OS) má vliv jak na otopnou křivku, tak i na výkon OS, který je nižší než ten projektovaný. Někdy až o 30 %. Konkrétní skutečný výkon vám spočítá projektant znalý iteračního výpočtu.

Další úspory tepla souvisejí s průtokem do stoupaček. Na ležatý rozvod tepla, vedený v panelových domech obvykle pod stropem suterénu, jsou napojeny jednotlivé stoupačky. Pokud nejsou průtoky do stoupaček nastaveny regulační armaturou, pak otopná tělesa napojená na stoupačky bližší zdroji tepla budou přetápět. Naopak vzdálenější stoupačky nebudou mít potřebný výpočtový průtok a tělesa na ně napojená nebudou mít očekávaný výkon. To neplatí u ležatého rozvodu Tichelman, u kterého je pro každou stoupačku součet délek přívodního a zpětného potrubí stejný. V důsledku toho jsou i dispoziční tlaky na patách všech stoupaček přibližně stejné.

U nevyváženého rozvodu, aby i nejvzdálenější otopná tělesa měla dostatečný topný účinek, se musí nastavit vyšší topná křivka, jinými slovy řečeno, musí se přetápět. A přetápění znamená zvýšení spotřeby tepla o cca 6,5 % za každý rozdíl jednoho stupně teploty ve vytápěném prostoru. Jde tedy o to, zda na vyregulování stoupaček existuje projekt, jakým způsobem byl zpracován, zda byl zachován výpočtový průtok, jaké armatury byly po­užity (ruční nebo automatické), jak byly nastaveny, zda byly aretovány, a zda byl na základě toho vystaven měřicí protokol.

Obdobná problematika je i u nastavení ventilových spodků termostatických ventilů (TRV). Zda na jejich nastavení existuje projekt, nebo byly instalovány s plným otevřením, kdy nemohou plnit svůj účel.

Pokud projekt existuje, je potřeba se ptát, jaké hodnoty diferenčního tlaku pro ventilové spodky byly projektantem zvoleny, zda jednotně pro všechny v domě nebo individuálně pro jednotlivá podlaží apod.

Ve státech na západ od našich hranic je již mnoho let systém výpočtu založen na tom, že se podle výšky otopné soustavy stanoví tlaková ztráta na ventilovém spodku TRV v hydraulickém středu stoupačky (přibližně v její polovině). Stejná tlaková diference pak platí pro všechna otopná tělesa na stejném podlaží, je ale jiná pro každé jiné podlaží. Tím je zajištěno, že každé otopné těleso obdrží, podle jeho velikosti, právě 100% průtok.

Ventilové spodky TRV mají být nastaveny tak, aby při plném otevření termostatické hlavice každým otopným tělesem protékal právě jmenovitý průtok. Jinými slovy řečeno, malé otopné těleso malý průtok, větší otopné těleso větší průtok. Starší a méně přesný výpočet předpokládal pro výpočet přednastavení ventilového spodku TRV stejnou tlakovou ztrátu pro všechna otopná tělesa v domě, obvykle v rozmezí 5 až 10 kPa. Takový výpočet nebere v úvahu výšku otopné soustavy, a s ní související vztlak.

Velké ztráty tepla se týkají také nevyváženého rozvodu teplé vody a špatné kvality a tloušťky tepelné izolace. Výpočet cirkulačních průtoků do jednotlivých stoupaček je poměrně komplikovaná záležitost, a proto se obvykle neprovádí. Také vypínání cirkulačního čerpadla v noci zvyšuje ztráty tepla a znehodnocuje hydraulickou stabilitu cirkulačního okruhu, pokud byl okruh vyvážen. Úpravy schématu tlakově nezávislé stanice v domě je již složitější záležitost, která překračuje rámec mé odpovědi.

Otázka:

Dobrý den,

dokáže nám prosím někdo vysvětlit, proč, když se sepne TČ, je to rachot, jako když padá lavina? U radiátorů se pak v noci nedá spát. Máme možnost regulace termohlavicemi. V momentě, kdy nastavím stupeň 2–3 to není až tak slyšet, když přidám na stupeň 4–5, je to šílený hluk.

Voda je dopuštěna, tlak správný a radiátory jsou odvzdušněné.

Navíc se poslední dva večery stává, že se TČ sepne vždy na pár minut a zase vypne. To se opakuje cca po 15 minutách několikrát po sobě. Můžete mi poradit, v čem by mohl být problém?

Odpověď:

Pokud sledujete odpovědi na problémy u zdrojů tepla a otopných soustav v našem časopise, nebo na jeho online verzi, tak již víte, že problém většinou začíná u projektu. Byla Vaše instalace provedena podle projektu? Kdo ho vypracoval? Měl zhotovitel odbornou způsobilost, tj. autorizaci u České komory autorizovaných inženýrů a techniků? Neměl, nebo instalace proběhla zcela bez projektu?

Možná se Vám zdají takové otázky vzhledem k Vašemu problému zbytečné, ale představte si obdobnou situaci v jiném oboru. Někomu, kdo to umí s pájkou, vysypete na stůl určité množství součástek, jako jsou odpory, kondenzátory, tranzistory, integrované obvody a další elektronické součástky. Úkolem bude sestavit například rádio. Není těžké odhadnout, zda vůbec a jak bude po spojení všech součástek takové rádio hrát. S pravděpodobností hraničící s jistotou bude jen vrčet a rachotit, podobně jako na Vás vrčí termostatické ventily (TRV).

Pro zjištění všech příčin hlukových projevů TRV by bylo potřeba vidět schéma zapojení a typ tepelného čerpadla (TČ). TČ bez regulace umí jen zapnout a vypnout. Maximální počet sepnutí TČ bývá 6x za hodinu. Z Vašeho případu, tj. spínání cca po 15 minutách se dá usuzovat, že se jedná o TČ bez invertoru. K prodloužení doby chodu TČ je potřeba mít k dispozici akumulační nádobu, kterou nezmiňujete.

Tepelná čerpadla s invertorem (umožňuje regulovat výkon) mohou pracovat delší dobu pro dodání stejného množství tepla do okruhu.

Akumulační nádrž je vlastně spojovací člen mezi zdrojem tepla a otopnou soustavou (OS). V okruhu tepelné čerpadlo – nádrž, se teplo do nádrže za provozu TČ dodává, ve druhém okruhu, nádrž – otopná soustava se teplo z nádrže odebírá, aniž by muselo být TČ v provozu. Cyklus v prvním okruhu se nazývá nabíjení, ve druhém vybíjení. Průtoky v těchto dvou okruzích jsou zajišťovány oběhovými čerpadly. V okruzích, kde se teplo spotřebovává je průtok regulován pomocí regulačních armatur, v nabíjecím okruhu se výkon i průtok reguluje v závislosti na požadavku na teplotu v zásobníku. Průtok oběhového čerpadla, které dopravuje otopnou vodu k radiátorům, musí být navržen v závislosti na výkonu otopné plochy, teplotním spádu OS a tlakovým ztrátám OS.

Ventilové spodky termostatických ventilů jsou konstruovány na tla­kovou ztrátu obvykle v rozmezí 5–10 kPa. Horní hranice, při které začnou TRV hlučet udává většina výrobců kolem 28 kPa. Je tedy důležité mít oběhové čerpadlo, nebo za čerpadlem instalovaný omezovač průtoku nastaven právě na jmenovitý, tj. výpočtový průtok. Pokud je tento průtok překročen například na dvojnásobek, což bývá běžný případ, pak je tlaková ztráta čtyřnásobná. Při nastavení ventilu na 10 kPa bude jeho tlaková ztráta při dvojnásobném průtoku 40 kPa, tedy za hranicí, kterou výrobce garantuje pro bezhlučný provoz. Je tedy potřeba snížit a stabilizovat průtok v okruhu akumulační nádrž – otopná soustava. To ale není jediný problém, který je potřeba řešit.

Další problém může být v okruhu TČ – akumulační nádrž. I když jsou průtoky v obou okruzích na sobě do jisté míry nezávislé je potřeba zajistit, aby průtok v nabíjecím okruhu byl o cca 5–10 % vyšší než v okruhu vybíjecím. Energeticky výhodnější využití akumulační nádrže je v případě, když je voda v nádrži stratifikována. Jinak řečeno rozvrstvena do několika vrstev s přibližně stejnou teplotou.

Malý přebytek průtoku otopné vody s vyšší teplotou, který neprojde nádrží do okruhů OS, prochází nádrží shora dolů a ohřívá přitom chladnější vrstvy vody. Energeticky nevýhodný je oproti tomu případ, kdy neregulovaný a často mnohem větší průtok, než je v nabíjecím okruhu, přichází ze zpátečky OS. Tento rozdíl průtoků chladnější otopné vody protéká nádrží zdola nahoru, aby se směšoval s otopnou vodou o vyšší teplotě od TČ, snižoval její teplotu a tím i energetickou účinnost. V takovém případě bude TČ častěji spínat.

Pokud tedy změníte nastavení termostatické hlavice z polohy 1–3 na polohu 4–5, tak zvýšíte už tak vysoký průtok ventilovým spodkem TRV. S druhou mocninou se zvýší tlaková ztráta ventilu vysoko nad hranici předpokládanou konstruktérem ventilu. Ten se Vám pak odmění, jak říkáte, šíleným rachotem.

Pokud sdělujete, že je voda dopouštěna, tak to signalizuje nesprávný, nebo někdy i žádný tlak v plynové části tlakové expanzní nádoby. Otopná voda by se měla, pokud je to potřeba, doplnit jen po kontrole tlaku plynu v expanzi. Aby se ta kontrola mohla uskutečnit, musí být expanze na vodní straně prázdná.

Pokud na přívodním potrubí k expanzi nemáte uzávěr, vypouštěcí kohout a manometr, pak budete pravděpodobně muset vypustit ­celou OS. Také musíte vědět, na jaký přetlak tlakovat plynovou stranu expanze. Pokud to nevíte, zase začínáte na začátku u projektanta. Ten spočítá objem vody v OS a podle otevíracího tlaku na pojistném ventilu zdroje tepla a manometrické výšce OS spočítá nejenom optimální objem expanze, ale i optimální přetlak jak na plynové, tak i na vodní straně expanze.

Odpovídal: Ing. Miloš Bajgar, autorizovaný inženýr pro techniku prostředí staveb, projektová kancelář tepelné techniky, Praha; člen redakční rady Topenářství instalace