Ze sporáku etážové vytápění

otopné soustavy

Někteří občané se snaží šetřit, jak to jde. Poměrně velkou úsporu lze dosáhnout šetřením energií a hlavně při vytápění.

Nejvíc se protopí v místech, kde je delší dobu chladno, především v horských oblastech. Zejména v malých obcích a odlehlejších usedlostech české důmyslné hlavy vymýšlejí různé zlepšovací návrhy, kterými by zvýšily účinnost vytápění, snížení spotřeby paliva apod.

Jedním z mnoha „zlepšováků“, se kterými jsem se setkal, je úprava sporáku tak, aby se teplo do místnosti šířilo nejen přímo z něj, ale také přes otopné těleso. Hlavním zájmem kutilů je namontovat funkční vytápění s co nejmenšími pořizovacími i provozními náklady. Jedno takové fungující zařízení ve staré chalupě na vysočině bude popsáno v tomto článku. Vytápí domek, který se nachází v nadmořské výšce 660 metrů. Kromě 2 až 3 letních měsíců se zde topí celý rok.

Dům byl postaven někdy mezi lety 1880 a 1890, přesnější datum se nepodařilo zjistit. Má základy z kamene vysoké asi půl metru nad povrch terénu. Všechny obvodové i vnitřní stěny byly postaveny ze dřeva. Obvodové stěny jsou tepelně izolovány způsobem, jak se to kdysi dělalo – slámou, otrubami apod. V domě se vytápí jediná místnost, která má rozměry přibližně 7 x 7 metrů. Z ní se otevřenými dveřmi dostává teplo i do dalších místností, které nemají své zdroje tepla. Dvě stěny jsou obvodové a dvě sousedí s dalšími místnostmi. V každé obvodové stěně jsou osazena 2 stará malá okénka o rozměrech 60 x 80 cm. Dnes jsou v domě stále původní okna bez jakéhokoliv těsnění. Tepelnou ztrátu domu nebo vytápěné místnosti nikdo nepočítal. Volba velikosti kamen i sporáku vycházela z dlouholetých zkušeností stavitelů.

Obr. 1 • Jedno z oken domu a jediné otopné těleso v domě vedle něj

Vytápění domu od jeho postavení do roku 2010

Zdroje tepla – sporák a kachlová kamna jsou dodnes zachovány na svých původních místech uprostřed místnosti. V zimních měsících se ve velmi chladných dnech utěsnily spáry oken dekami nebo ručníky, které bránily vnikání studeného vzduchu a ochlazování místnosti. Přes den se lidé více oblékali a na spaní se zakrývali tlustými peřinami. V domku bydlelo v minulém století až 10 obyvatel, všichni jen v jedné velké vytápěné místnosti.

Obr. 2 • Zdroje tepla – kachlová kamna a sporák

Vytápění domu od roku 2011

V současnosti bydlí v domě jen jeden obyvatel (majitel). Dům zachoval v původním stavu, neprováděl žádné zateplení, výměnu oken ani stavební či jiné úpravy. Kachlová kamna by mohla být využívána k vytápění i dnes, ale slouží již jen jako dekorace. Jejich využívání jedním obyvatelem by nebylo hospodárné. K vytápění místnosti se využívá pouze sporák, který je hlavním a jediným zdrojem tepla. Jde o sporák původní, který funguje bez závad přibližně 60 let. Tepelný výkon sporáku není znám. Kamna i sporák jsou napojena na původní komín, který je průlezný, jeho vnitřní rozměr činí 60 x 60 cm. Majitel se o údržbu zdrojů tepla dobře stará, každoročně je čistí a zachovává pro budoucí generace.

Hlavní změna vytápění od roku 2011 spočívá ve využití části tepla ze sporáku pro ohřev otopné vody přiváděné do otopného tělesa. Sporák tedy dodává část tepla do místnosti sáláním ze svého povrchu a část tepla je využívána pro miniteplovodní vytápění, které obsahuje jen jedno otopné těleso.

Úprava sporáku proběhla velmi jednoduše. Do jeho části blíže u komína byla vložena otevřená plechová vanička o rozměrech přibližně 300 x 500 x 200 mm zakrytá volně položeným plechovým krytem. Ve vaničce je nalito asi 25 litrů vody. V obci není zaveden veřejný vodovod. Voda se odebírá ze studny a je využívána pro všechny potřeby domu, obsahuje ji nejen vanička ve sporáku, ale i topný okruh. Voda prošla rozborem v hygienické stanici, byla hygienikem povolena k pití, ale její tvrdost ani pH nejsou známy.

Pokud je sporák v činnosti, voda ve vaničce se ohřívá a částečně odpařuje, proto ji musí majitel domu podle potřeby dolévat.

Po zatopení ve sporáku se ohřeje voda ve vaničce. Z hlediska vytápění je možno ji označit jako primární médium. Ve vaničce je položena měděná zakroucená trubka délky cca 35 cm a průměru 15 mm, která plní funkci výměníku tepla, na který je připojeno přívodní i vratné potrubí. Tvoří jej ohebné plastové ­hadice, které zatím odolávají působení teploty vody v topném okruhu. Hadice mají průměr 15 mm. Délky přívodní i vratné hadice jsou 4 metry. Obě jsou volně položeny na podlaze. Přibližně uprostřed hadice s vratnou vodou na podlaze je „zabudováno“ čerpadlo. Jedná se o staré vyřazené čerpadlo z pračky, která dosloužila. Výkon ani typ čerpadla není znám, jeho příkon lze odhadnout maximálně v řádu desítek wattů.

Obr. 3 • Pohled na sporák s instalovanou vaničkou, vpravo u stěny. Na obrázku jsou vidět trubičky, které odvádí a přivádí otopnou vodu k tělesu, svislá trubička k expanzní nádobě upravené z PET lahve, a dole také signalizační zařízení „přetopení“ – plechový hrnec s poklicí, který zesiluje hluk způsobovaný kapkami vody odkapávajícími z expanzní nádoby při přetopení

Na přívodní trubce je v blízkosti sporáku osazena odbočka vedoucí k expanzní nádobě. Tuto nádobu tvoří PET láhev o objemu 0,7 litru. Láhev má ustřižené dno a je zavěšena na provázku dnem vzhůru. Jde tedy o otevřenou expanzní nádobu a otevřenou teplovodní otopnou soustavu. Láhev je zavěšena šikmo. Objem expanzní láhve byl navržen „od oka“. Není tedy divu, že při nadměrném ohřátí vody z ní odkapává voda. Záměrně je pod láhví umístěn velký plechový hrnec, na který případně odkapávající kapky padají. Odkapávání je proto dobře slyšitelné a majitele informuje, že může být přetopeno.

Přívodní hadice vede ohřátou vodu do jednodeskového otopného tělesa (dále jen OT) umístěného vedle okna. Jeho rozměry jsou 500 x 1500 mm. Potřebný výkon OT nebyl počítán, ani jeho velikost nebyla navržena. Použilo se vyřazené OT, které majitel získal zdarma. Na OT není připojena žádná armatura a nemá ani odvzdušnění. Soustava se odvzdušňuje zdviháním a pokládáním hadic a otopného tělesa tak, aby se bublinky vzduchu dostaly přívodní hadicí do expanzní láhve a ven.

Obr. 4 • Expanzní nádoba s expanzním potrubím

Regulace výkonu se provádí historicky ověřeným způsobem. Když je zima, tak se přiloží do sporáku další palivo a po­otevřou se dvířka pro přívod vzduchu. V případě přetopení se otevřou dveře do další místnosti. Výkon otopné soustavy se řídí osobním pocitem tepla nebo chladu osob v místnosti. Teplotu otopné vody lze odhadnout přibližně podle toho, jestli se na otopném tělese ruka udrží nebo ne. V celé otopné soustavě není nikde osazena žádná armatura.

Otopná teplovodní soustava má charakter etážového vytápění s jedním otopným tělesem, kdy tepelný výkon je regulován podle okamžitého pocitu obyvatele domu. Její návrh proběhl na základě zkušeností sousedů, kteří podobně jednoduchou soustavu provozují již několik topných sezon. Montáž proběhla podle hesla „co dům nebo soused dal“, aby náklady byly co nejnižší. Zda použité materiály vydrží namáhání od teploty vody nebylo známo, postupovalo se způsobem pokus–omyl. Po měsíčním zkušebním provozu uživatel zjistil, že soustava funguje a k jeho spokojenosti vyhřeje obývanou místnost. Je touto otopnou soustavou nadšen, protože mu zvýšila komfort bydlení. Otopné těleso odstranilo předchozí chlad od okna, a tak zpříjemnilo posezení u stolu.

Pořizovací cena činila něco přes 100 Kč, protože téměř veškerý použitý mate­riál byl již někde vyřazený, a tedy zdarma. Byla provedena pouze kontrola ­materiálu jednotlivých částí otopné soustavy, zda není rezavý, děravý, zteřelý apod. Jak dlouho bude otopná soustava fungovat nelze odhadnout.

Provozní náklady na vytápění se zvýšily jen minimálně – o spotřebu elektrické energie potřebné pro provoz čerpadla. Množství dřeva, kterým se topí, zůstalo stejné jako dříve. Došlo k lepšímu využití tepla ze sporáku, což je pro obyvatele podobně řešených domů v horských oblastech velký pokrok.

Poznámka redakce

Asi si kladete otázku, proč v odborném časopise věnujeme tak velkou pozornost popsanému amatérskému řešení etážové otopné soustavy. Důvod je jednoduchý. I v této době, která se zahleděla do multimediálních aplikací, regulace a automatizace všeho možného, honby za nejvyšší účinností a komfortem atp., mezi námi žijí lidé, kteří na současné vymoženosti třeba nemají peníze, nebo se z principu odmítají účastnit života poznamenaného stresem z obavy, zda jejich dům a jeho vybavení již není „out“. Lidé, kteří mohou žít až neuvěřitelně bohatým duševním a společenským životem, dokážou manuálně dobře řídit nastavení přívodu spalovacího vzduchu, ale při představě, že by měli otočit regulačním knoflíkem elektronického termostatu, se jim dělá nevolno. Možná, že i někteří z Vás mají takové babičky, či dědečky, kteří si od Vás nenechají mluvit do vybavení svého domu. Hodně podobně smýšlejících lidí hledá útočiště na venkově s cílem žít technicky mnohem jednodušší život. Článek lze přečíst s lehkým a chápajícím úsměvem na tváři, ale také se zlobou, že si dotyčný dělá, co chce, že nerespektuje předpisy. Z pohledu fyziky ale nic zásadně špatně není. Primární výměník tepla, otevřená vanička, není tlakovou nádobou. Pokud se v ní následkem odpařování vody vytvoří vrstva vápenatých a hořečnatých usazenin, stačí do vaničky nalít vodu s běžně dostupným octem, ohřát a vanička bude zase čistá, podobně jako třeba zanesená varná konvička. Tlakovou nádobou není ani rozvod otopné vody, včetně otopného tělesa, neboť je rovněž otevřený a maximální tlak v něm evidentně nepřesáhne 2 metry v.s. Žádné potrubí neposkytuje 100% jistotu funkce až na věky. Moderní materiály garantují životnost i nad 50 let, ale když se uživatel spokojí s životností jen pár let, neboť hadice snadno a levně vymění? Signální funkci hrnce zesilujícího zvuk dopadajících kapek z expanzní láhve, upozorňujících na pravděpodobné přehřátí, lze považovat za dost vychytralý nápad. Jediné nebezpečí vyplývá z možnosti úniku horké otopné vody následkem poruchy potrubí. S tím se evidentně uživatel smířil.

Popsané řešení samozřejmě nedoporučujeme, neodpovídá současné úrovni techniky a většinovému požadavku na design a komfort. To však neznamená, že se s podobným řešením nemůžete setkat.