X–CONTROL: První radiátor s řízeným zatékáním

Tradice výroby a užívání deskových otopných těles – radiátorů se v České republice tvoří již po dobu čtyř desítek let. Za rozhodnutím, proč tato tělesa vyrábět a nabízet zákazníkům stojí zajímavé technické vlastnosti ve spojení s příznivou cenou. Proto si radiátory, pro které je typický jejich plochý tvar tvořený jednou, dvěma nebo třemi deskami řazenými za sebou, získaly velkou oblibu. Na tom se podílí nejen dokonalé zvládnutí výroby, počínaje výběrem vhodných ocelových plechů, technologií jejich lisování, svařování, instalace propojovacích potrubí a dalších prvků, ale též mistrné zvládnutí technologie ochrany proti korozi a povrchové úpravy.

Dlouhou dobu zůstával u deskových radiátorů, vedle volby jejich délky, jako základní výběrový parametr poměr tepelného výkonu a ceny. Po optimalizaci vzdálenosti desek, tvaru prolisů, tvaru konvekčních ploch mezi nimi, které zvyšují tepelný výkon, se jevilo, že vývoj je ukončen a není kam pokračovat. Byl to omyl, jak dokazuje X–CONTROL vyvinutý společností Korado a.s.

Poznatky v oboru techniky prostředí dokazují, že člověk ke své spokojenosti a příjemnému pocitu tepelné pohody potřebuje sálavou složku tepla. Po mnoho let jsme se jako živočišný druh vyvíjeli v tepelně asymetrickém prostředí. Vždy odněkud sálalo Slunce nebo plameny ohně, od kterého se lidé hřáli, zatímco z jiné strany působil chlad. Na tuto asymetrii jsme zvyklí a podvědomě ji vyžadujeme. V současnosti, v našich domech, nejde o tak výrazné rozdíly tepelných toků, jako v dřívějším přírodním prostředí, ale na sálavou složku tepla jsme stále citliví a velmi příznivě ji vnímáme. Výzkumy potvrdily, že pokud je v místnosti sálavý zdroj tepla, je možné v ní docílit požadovanou tepelnou pohodu s menším množství energie, než bez něj. I toto byl jeden z argumentů, o které se opíraly další vývojové práce na zdokonalování deskových radiátorů.

Na tepelném výkonu deskových radiátorů se sálavá složka předávání tepla podílí vysokou hodnotou, přibližně jednou polovinou u jednodeskového tělesa. Tento velmi příznivý faktor klesá na jednu třetinu u dvojdeskových těles a pochopitelně ještě více u třídeskových. Protože čelní plocha, ze které sálavý tok tepla vychází, je stále stejně velká a nezávisí na počtu desek. Množství tepla předávaného z radiátoru sáláním je závislé nejen na vlastnostech čelní plochy, ale i na teplotě. Zatímco geometrické rozměry radiátoru a jeho materiálová úprava, ovlivňující intenzitu sálání tepla, jsou veličiny stálé, tak teplota se může měnit. A právě zde vývoj v posledním desetiletí udělal významný krok kupředu.

Nejvyšší teplotu má otopná voda v místě natékání do radiátoru. Dlouhodobým cílem konstruktérů bylo, aby se po zahájení vytápění celý radiátor co nejdříve a rovnoměrně ohřál a tím byl, při daných teplotních poměrech, co nejintenzivněji využit. Ukázalo se však, že tento princip není tou nejvyšší dosažitelnou metou. Pokud se zohlední význam sálavého toku tepla z čelní plochy radiátoru a rychlost reakce radiátoru na požadované teplotní změny v místnosti, pak existuje lepší řešení, než je klasické rovnoměrné natékání otopné vody do desek radiátorů.

Na trhu deskových těles se objevila konstrukce, ve které otopná voda natéká nejprve do přední desky a teprve následně do druhé, zadní. Toto řešení upozornilo na zajímavý efekt možnosti zvětšení podílu sálavé složky předávaného tepla na celkovém výkonu tělesa. Negativem sériového řazení průtoku desek je růst hydraulického odporu tělesa oproti paralelnímu. Na průtok otopné vody se musí vynaložit více čerpací práce, a to znamená zvýšit spotřebu energie a zatížit životní prostředí.

Významný rozdíl mezi teplotou přední a zadní desky, kterým je zdůvodňována úspora energie, se u sériového zatékání projevuje při tzv. náběhu, tj. při ohřívání tělesa. Nejprve se ohřeje přední deska. Během několika minut se však radiátor prohřeje rovnoměrně, a přitom se rozdíly teplot mezi přední a zadní deskou sníží.

Prezentované výhody a úspory vyvolané sériovým protékáním desek trvají jen omezenou dobu, než se zadní deska radiátoru prohřeje, přibližně 15 minut. Infrasnímky tento efekt dokazují rozložením teplot na čelní desce zepředu (viz obr. 3) a na zadní zezadu (viz obr. 4) poté, co se teplotní poměry na radiátoru během 15 minut ustálily. Zkouška probíhala při jmenovitém výkonu radiátoru a parametrech, dle připojené tabulky 1.

Ve společnosti KORADO a.s. se konstruktéři rozhodli ve vývoji postoupit ještě dál. Řekli si, proč máme otopnou vodu ochlazenou průtokem přes čelní desku, tedy se sníženou teplotou, nutit dále procházet i zadní deskou, když tepelný výkon zadní desky je následně při běžných teplotních poměrech velmi malý? Výsledkem úvah je deskový radiátor s unikátní konstrukcí řízeného zatékání. Radiátor umožňuje volbu, zda otopná voda bude protékat pouze čelní deskou nebo částečně i zadní deskou, případně plně oběma. Přitom nejde o protékání desek sériově, ale paralelně, tedy se sníženou hydraulickou ztrátou. Toto řešení je patentováno a bylo pojmenováno X–CONTROL.

Popis funkce X–CONTROL

Radiátor s funkcí X–CONTROL je vybaven pozměněnými garniturami propojujícími přední a zadní desku. O zatékání otopné vody rozhoduje rozdělovací ventil umístěný ve spodní části boku radiátoru na straně s termostatickým ventilem.

Pro ověření vlastností radiátoru X–CONTROL byly zvoleny prakticky identické počáteční podmínky, jako pro radiátor se sériovým zatékáním. Nejprve bylo nastaveno plné, paralelní zatékání do obou desek. Byl nastaven teplotní spád 75/65 °C, průtok vzhledem k nižšímu hydraulickému odporu paralelního řazení desek oproti sériovému řazení vyšel mírně větší, a to 145,2 kg/h. Za těchto standardních podmínek střední teplota čelní desky dosáhla 61,8 °C. Poté byl rozdělovacím ventilem přepnut režim zatékání na pouze čelní desku. Zjištěné parametry jsou uvedeny v tabulce 2.

Infrasnímky čelní desky (obr. 8) a zadní desky (obr. 9) ukazují trvalé zvýšení střední teploty čelní desky, které se v čase neměnilo a přispívá k vysokému sálavému toku tepla. Měření potvrdilo předpoklad, že přepnutím zatékání pouze do čelní desky nepoklesne výkon tělesa na polovinu, jak by mnozí předpokládali, ale pouze na cca 61 %. Tím radiátor X–CONTROL získal dvě výkonové hranice, 100 % a 61 %, které lze nastavit „hardwarem“ radiátoru, tedy rozdělovacím ventilem.

V podmínkách zkoušky se volbou zatékání jen do přední desky zvýšila tepla zpátečky oproti provozu s paralelním zatékáním z 65 °C na 68,7 °C. Tato změna odpovídá snížení tepelného výkonu radiátoru ze 100 % na výše uvedených 61 %.

Jaké jsou výhody X–CONTROL?

Z dlouhodobých statistických údajů venkovních teplot vyplývá, že jmenovitý tepelný výkon radiátoru potřebujeme jen na tři až pět týdnů v roce. Nelze však na tuto potřebu rezignovat. Radiátor musí být navržen na výpočtové podmínky. Tím je dáno, že po většinu provozního času je předimenzovaný. Důsledkem je, že pocitově „hřeje“ jen jeho malá část. Tuto skutečnost nepříznivě vnímá řada uživatelů bytů, přestože mají v bytě, fyzikálně měřeno, postačující tepelnou pohodu. X–CONTROL umožňuje plné uzavření průtoku otopné vody do zadní desky. Tím se předávání tepla z přední desky stává mnohem intenzivnější a uživatel má příjemnější pocit sálavého tepla šířeného z radiátoru. Při zachování stejného tepelného výkonu, ve srovnání s průtokem oběma deskami, má při průtoku pouze čelní deskou tato deska vyšší střední teplotu, a tedy se odpovídajícím způsobem zvyšuje i podíl sálavé složky předávaného tepla.

Funkcí X–CONTROL lze řízením zatékání přední desku radiátoru přednostně využívat po neomezeně možnou dobu.

Zajímavým parametrem je teplota povrchu stěny za tělesem. Pokud není zadní deska protékána, tak působí jako teplotní štít, což dokazuje povrchová teplota stěny za ní jen 26,9 °C oproti teplotě 41,9 °C u radiátoru se sériovým protékáním. Vyjma přibližně tří týdnů topné sezony, kdy je zapotřebí plný výkon tělesa zajištěný zatékáním otopné vody do obou desek, tedy po celou zbývající dobu, snižuje X–CONTROL tepelné ztráty vnější stěnou, u které je radiátor umístěn. Ještě významněji dojde ke snížení ztráty tepla, pokud by byl radiátor umístěn u okna sahajícího až k podlaze a za radiátorem by nebyla cíleně umístěna speciální stínicí deska.

Velký význam má řízení zatékání i na rychlost náběhu radiátoru na požadovaný výkon. Jedna deska znamená menší množství kovu, otopné vody, a tedy menší tepelnou kapacitu. Deskové radiátory X–CONTROL proto patří k otopným tělesům velmi rychle reagujícím na požadavek změny výkonu. Zejména v domech s nízkou energetickou náročností je rychlost reakce důležitá nejen pro tepelný komfort při intenzivním vytápění, ale i pro omezování přehřátí místností nejrůznějšími interními nebo externími zdroji tepla v přechodných obdobích. Radiátor s funkcí X–Control lze použít i v nízkoteplotních otopných soustavách. Jeho výhodou je maximálně možné dodržení přírodního principu asymetrie vytváření tepelné pohody.

Výhoda pro obchodní cestu radiátoru

X–CONTROL přináší výhodu nejen uživateli, ale i celému obchodními řetězci od výrobce přes velkoobchod k montážní firmě. Co to znamená?

Zásadním požadavkem velkoobchodu je omezování zásob, snižování počtu skladovaných položek. Podobně i montážní firmy požadují co největší univerzálnost, ale při co nejmenším množství druhů výrobků. Tyto požadavky X-CONTROL plní. Jak je to možné?

Jeden a tentýž radiátor X-CONTROL, v základním provedení bez jakýchkoliv speciálních pomocných prvků, umožňuje spodní připojení buď zleva, nebo zprava. Montážní firma se až na stavbě může rozhodnout, jak radiátor namontuje. Ze strany desek je radiátor totiž zcela stejný. Nutná drobná úprava spočívá pouze ve volbě aretační objímky hlavice rozdělovacího ventilu, kterým se ovládá zatékání. Balení radiátoru vše obsahuje. Proto X-CONTROL znamená snižování zásob pro velkoobchod i pro montážní firmu.

Závěr

Inspirovali jsme se výhodami sériového zatékání a eliminovali jsme jeho nevýhody. Výsledkem je deskové těleso s řízeným zatékáním, které, díky vyššímu podílu sálavé složky, dovoluje snížit teplotu v místnosti, a tím i šetřit náklady po libovolnou dobu. Začali jsme tam, kde ostatní skončili.