Vyregulování otopných soustav – úspory tepla a diagnostika

Datum: 2.7.2012  |  Autor: J.V.Ráž, DiS.  |  Recenzent: Ing. Jiří Matějček, CSc.

Zateplení budovy nám slibovalo úsporu 50 %, ale skutečné úspory jsou 20 % nebo žádné a někdy dokonce naměříme spotřebu tepla vyšší, než před zateplením. Soustava v některých podlažích nedotápí a jinde hlučí i přesto, že byla seřízena podle opakovaně prováděných diagnostických měření. Je vůbec diagnostika schopna odhalit příčiny a vyregulování soustavy schopno zjednat nápravu?

Zateplení budovy nám slibovalo úsporu 50 %, ale skutečné úspory jsou 20 % nebo žádné a někdy dokonce naměříme spotřebu tepla vyšší, než před zateplením. Soustava v některých podlažích nedotápí a jinde hlučí i přesto, že byla seřízena podle opakovaně prováděných diagnostických měření. Je vůbec diagnostika schopna odhalit příčiny a vyregulování soustavy schopno zjednat nápravu?

Problém spočívá v používané metodice vyregulování soustav a v řešení oboru vytápění obecně. Možná nás překvapí, že kdyby soustava byla seřízena správně, tak by už žádné nové seřízení, ani zbytečně opakované „diagnostické měření“ po zateplení objektu nepotřebovala. Zateplování budov je degradováno klasickými algoritmy oboru vytápění, které řeší soustavu jako statickou, ale nikoliv jako soustavu dynamickou (s TRV), která pracuje na jiných principech.

U obou druhů soustav přibližně platí závislosti parametrů, uvedené v TAB. 1 a v GRAFU 1, ale dynamická soustava (s TRV) se velmi liší od statické soustavy v absolutních hodnotách správného průtoku G = 100 %, na který se soustava seřizuje a firmy přitom provádějí vyregulování na klasické (chybné) průtoky.

U statické soustavy závisel průtok jen na hydraulických poměrech a stačilo nastavit hydraulický odpor radiátorové armatury, který se skládal jen ze „škrtícího“ elementu. Soustava se „klasicky“ dimenzovala s jednotným teplotním spádem ve všech svých bodech. Vše bylo jednoduché, protože průtok závisel jen na nastavení „škrtícího“ elementu a žádným lokálním zdvihem kuželky TRV ovlivňován nebyl.

U dynamické soustavy má radiátorová armatura dva hydraulické odpory (škrtící element a kuželku). Aby platilo výrobcem uvedené nastavení „škrtícího“ elementu TRV, musí zdvih kuželky odpovídat uvedenému proporcionálnímu pásmu a teplotní čidlo musí tepelným působením soustavy aktivovat kuželku ke správnému zdvihu, jinak nastavení „škrtících“ elementů v soustavě neplatí. Musí být proto řešen přenos tepla soustavou při reálných teplotních parametrech vody a tomu odpovídá průtok výrazně jiný.

TAB. 1 Orientační hodnoty závislosti parametrů soustav na diferenčním tlaku při tp = 90 °C
Diferenční tlak
na vstupu do soustavy
Hdif [%]
1. Průtok soustavou
G [%]
2. Tepelný výkon soustavy
P [%]
3. Teplota zpětné vody
tz [°C] = %
4. Teplotní spád
Δtm [K] = %
5. Střední teplota vody
tsm [°C] = %
2044,7279,6154,35 = 77,64%35,65 = 178,25%70,07 = 88,20%
4063,2589,4061,71 = 88,16%28,29 = 141,45%74,64 = 93,96%
5070,7192,2463,90 = 91,29%26,10 = 130,50%75,94 = 95,59%
6077,4694,4365,61 = 93,73%24,39 = 121,95%76,94 = 96,85%
7083,6796,2166,99 = 95,70%23,01 = 115,05%77,74 = 97,86%
8089,4497,6768,15 = 97,36%21,85 = 109,25%78,40 = 98,69%
9094,8798,9269,14 = 98,77%20,86 = 104,30%78,96 = 99,40%
100100,00 výchozí100,0070,00 = 100,00%20,00 = 100,00%79,44 = 100,00%
120109,54101,7871,42 = 102,03%18,58 = 92,90%80,23 = 100,99%
140118,32103,1972,56 = 103,66%17,44 = 87,20%80,86 = 101,79%
160126,49104,3773,50 = 105,00%16,50 = 82,50%81,38 = 102,44%
180134,16105,3674,30 = 106,14%15,70 = 78,50%81,82 = 102,99%
200141,42106,2074,99 = 107,13%15,01 = 75,05%82,19 = 103,46%
240154,92107,5976,12 = 108,74%13,88 = 69,40%82,80 = 104,23%
280167,33108,7077,02 = 110,03%12,98 = 64,90%83,29 = 104,85%
320178,89109,6077,76 = 111,08%12,24 = 61,20%83,68 = 105,34%
500223,61112,2979,97 = 114,24%10,03 = 50,15%84,85 = 106,81%
1000316,23115,5982,70 = 118,14%7,30 = 36,50%86,28 = 108,61%
5000707,11120,2786,60 = 123,71%3,40 = 17,00%88,29 = 111,14%
100001000,00121,4287,58 = 125,11%2,42 = 12,10%88,78 = 111,76%

Na webu http://www.usporyteplaets.cz/ pod odkazem „Projektujeme vytápění správně?“ je uveden příklad, který ukazuje rozdíl mezi klasickým a správným řešením dynamické otopné soustavy. Příklad uvádí požadovaný průtok a nastavení „škrtícího“ elementu termostatického ventilu pro těleso s výkonem 750 W při klasickém a správném výpočtu.

Klasický průtok G a nastavení N v nejvyšším podlaží

G =  3600 ‧ 750 4196 ‧ (90 − 70)  = 32,17 kg.h−1 = 100 %
 

Δtm = 20 K = 100 %
Nastavení TRV N = 2,49 = 100 %

Správný korigovaný průtok G a nastavení N v nejvyšším podlaží

G =  3600 ‧ 750 4195,6 ‧ (81,75 − 76,26)  = 117,2 kg.h−1 = 364 %
 

Δtm = 5,49 K = 27 %
Nastavení TRV N = 6,91 = 278 %

Z příkladu je zřejmé, že pro TRV klasický projekt neplatí. Provádět měření, diagnostiku a vyregulování soustav na klasicky projektované hodnoty je proto mylné a trvalou nápravu těmito postupy zajistit nelze.

Diagnostika je metoda komparativní a spočívá v porovnání naměřených parametrů s parametry správnými, které u klasicky projektovaných otopných soustav s TRV neznáme (například průtok G).

I kdybychom znali správné průtoky na patách stoupacích větví a na počátku potrubní sítě, kde se vyregulování soustavy provádí, nebyly by správné průtoky zajištěny v okruzích jednotlivých otopných těles. Neznali bychom ani individuální vstupní teploty vody do jednotlivých těles tp (při kterých se funkční průběhy v GRAFU 1 mění) a soustava se proto musí před vyregulováním nejprve vyprojektovat správně.

Přibližná závislost průběhu pracovních parametrů otopné soustavy na průtoku při konstantní vstupní teplotě vody do těles je znázorněná na GRAFU 1, který platí za předpokladu, že průtoky v okruzích jednotlivých těles jsou správné. Tyto podmínky u klasicky projektovaných soustav zajištěny nejsou.


 

Provedeným měřením, diagnostickým vyhodnocením a „vyregulováním“ klasicky projektované soustavy, tedy v soustavě stabilizujeme průtoky chybné. Po zásahu firmy, která vyregulování klasicky projektované soustavy provedla, otopná soustava nadále nepracuje v ekonomickém režimu úspor tepla instalovanou regulační technikou, nezajišťuje rovnoměrné vytápění všech bytů, ani nehlučný provoz vytápění.

Tyto firmy se hájí tím, že v době „těsně po zásahu soustava pracovala správně, a že vyregulování soustavy je potřebné opakovat“. V obou bodech se přitom mýlí. Pro tvrzení, že „soustava pracovala správně“ nemají jediný důkaz. Museli by totiž dokázat, že každým otopným tělesem proudilo po jejich zásahu správné množství vody, které přitom neznají a nemohou u každého tělesa změřit. Nehledě ani k tomu,že už za hodinu by v dynamické soustavě naměřili protékající množství jiné, takže „opakování procesu vyregulování“ jen potvrzuje neúčelnost vyregulování prvního.

Vyregulování soustavy musí po jeho provedení a vyfakturování zajišťovat správnou funkci trvale, takže nemůže být nekonečným procesem a nekonečným vyděláváním peněz. A navíc – správně vyprojektovaná a seřízená soustava žádné dodatečné „vyregulování“ nepotřebuje. Je přitom jedno, jestli bylo správné seřízení soustavy podle správného projektu provedeno před zateplením objektu, nebo po něm. V současnosti hojně prováděné měření a diagnostika soustav tedy jen dokazují, že „upravená“ otopná soustava po zateplení budovy správně vyprojektována a seřízena nebyla a pro nápravu se u klasicky projektovaných soustav nabízejí spíše právní, než technické prostředky. Uživatel soustavy by měl závady reklamovat, případně vymáhat nápravu právní cestou s vědomím, že správně vyregulovat nesprávně (klasicky) projektovanou soustavu s trvalým kladným účinkem nelze a jednáním firmy byl uveden v omyl.

Nápravu lze zajistit pouze přeprojektováním soustavy, se správným seřízením všech armatur na korigované průtoky a s termickým vyvážením okruhů těles, kterými je zajištěna správná funkce regulační techniky v bytech a správné pracovní parametry na patách stoupacích větví i na počátku soustavy. Projekt tedy musí vyřešit výchozí regulační stav soustavy, se správnými průtoky, bez regulace dodatečné.

Vliv na kvalitativní regulaci

Z GRAFU 1 můžeme vidět, že dodatečné změny průtoků (na kterých je dodatečné vyregulování soustavy založeno) mají na tepelný výkon poměrně malý vliv. Významně ovlivňují jen teplotní spád vody, což je ale špatně, protože tato změna má být vyvolána výhradně jen působením lokálních tepelných zisků a bez jejich působení má do tepelného zdroje přicházet teplota zpětné vody odpovídající otopové křivce, přičemž správný korigovaný průtok má bez tepelných zisků činit 100 %.

Už vidím, jak „klasičtí projektanti“ konečně zajásají nad „chybou tohoto tvrzení“ a budou se opírat o fakt, že u soustav s TRV se v závislosti na vnější teplotě te reguluje jen teplota přívodní vody tp a teplota zpětné vody tz se vůbec nesleduje. To je sice pravda, ale také velká chyba. Otopná tělesa pracují s rozdílem střední teploty vody a vzduchu a pro plnou účinnost kvalitativní regulace je podmínkou, aby střední teplota vody byla ve všech tělesech i v tepelném zdroji stejná. Na tom se právě teplota zpětné vody (a tedy i teplotní spád) významně podílí. Bez působení tepelných zisků tedy musí soustavou protékat plné množství vody a teplota zpětné vody proto musí odpovídat nastavené otopové křivce i projektovanému teplotnímu spádu soustavy. Diferenční tlak působící na soustavu, teplota přívodní a zpětné vody (tj. teplotní spád) i správný průtok, musejí odpovídat projektovanému nastavení všech armatur v soustavě a nemají být pokusně upravovány klasickým „vyregulováním soustavy“, které správné hodnoty nezná.

Má-li soustava správně fungovat a je-li projektována s parametry 90/70/−12/20 °C, musí se při vnější teplotě te = −12 °C bez působení tepelných zisků do tepelného zdroje (nebo obecně k bodu směšování) vracet voda s teplotou 70 °C, jinak kvalitativní regulace nemůže pracovat správně, protože regulovaná teplota tp je odvozena z požadované střední teploty vody a střední teplota vody je odvozena z obou teplot tptz.

Aby teplota zpětné vody mohla mít ve vzdáleném bodě směšování hodnotu 70 °C, musí v uvedeném příkladu nejvyššího podlaží z tělesa vystupovat teplota tz = 76,26 °C a těleso musí pracovat s teplotním spádem Δt = 5,49 K, a nikoliv 20 K. Teplota přívodní vody na vstupu do tělesa přitom činí jen 81,75 °C (cestou od tepelného zdroje vychladne o 8,25 °C). Při teplotách vody 81,75/76,26 °C je střední teplota v tělese prakticky stejná jako v tepelném zdroji při teplotách 90/70 °C, těleso může svým výkonem aktivovat teplotní čidlo termostatické hlavice ke správnému zdvihu kuželky, projekt vytápění tedy platí a navíc může kvalitativní regulace při stejných středních teplotách vody pracovat s plnou účinností.

Teplota zpětné vody tz se má od hodnoty otopové křivky lišit jen v důsledku působení tepelných zisků, které jsou vlastně jen poruchovou veličinou seřízené celkové kombinované regulace vytápění a jakmile tepelné zisky pominou, má se soustava automaticky vrátit k projektovanému výchozímu stavu. Všimněme si, že má-li být regulace tepelného výkonu skutečně úsporná, tak v celém procesu kombinované regulace vytápění nemohou být vztahy mezi okamžitými průtoky a okamžitými teplotními parametry vody narušovány žádnými umělými zásahy, kterými se funkční závislosti mezi řídicími a řízenými veličinami porušují.

Kombinovaná regulace tepelného výkonu, kterou ve vytápění používáme, musí tedy pracovat zcela automaticky, jen v závislosti na řídicích veličinách, tj. bez irelevantních vnějších zásahů, kterými se celková účinnost kombinované regulace vždy jen snižuje a „amatérské kroucení s regulačními prvky“ při neznalosti správných hodnot úspornost správně seřízené soustavy jen likviduje.

Správný výchozí stav seřízení celkové kombinované regulace musí obsahovat seřízení všech armatur v celé soustavě na korigované průtoky G (lokální na tělesech a součtové na patách stoupaček i na počátku jednotlivých větví ležatých rozvodů) včetně lokálního termického vyvážení, při kterém je správný zdvih kuželek TRV přiřazen k projektované teplotě místnosti, ke které se vztahuje výkon otopného tělesa. Takto správně seřízenou soustavu bychom po zateplení budov vůbec nemuseli znova seřizovat, „opakovaně vyregulovávat, diagnostikovat, proměřovat“, atd. To všechno jsme ale při realizaci zákona 406/2000 Sb. neudělali a proto dnes máme vážný problém.

U mnoha firem šlo dokonce o pouhé nainstalování TRV „podle průměrů přípojek otopných těles“ a měli jsme v rukou dokonce „projekty“, které obsahovaly jen šest vět a výpis počtu a světlostí TRV, které se mají zakoupit. Všechny „projektované“ TRV byly samozřejmě nastaveny na klasicky určené chybné průtoky a někdy dokonce byly i všechny TRV zcela otevřené, což dokazuje, že soustavy nebyly pro TRV projektovány vůbec. To bylo samozřejmě snadným výdělkem pro různé „kamarádíčky“, kteří si přitom dokonce vydělali tím víc, čím méně uměli (nebo chtěli) otopnou soustavu s TRV vyřešit, a proto jim šla práce rychleji od ruky. Nejlépe pak na tom samozřejmě byli firmy, kteří při osazení TRV soustavu vůbec neprojektovali.

Tato situace je příčinou, proč dnes máme jen asi 2 % soustav vyřešených (a ty žádné úpravy, diagnostiku, ani měření po zateplení budov nepotřebují) a asi 98 % soustav, kterým klasické metody měření, diagnostiky a vyregulování příliš nepomohou, protože klasicky určené průtoky jsou pro soustavy s regulační technikou chybné a za takové „vyregulování soustavy“ často jen zbytečně vyhazujeme peníze. Při chybném vyregulování okruhů vlastních otopných těles pak pouhé klasické vyregulování na patách stoupaček nebo na počátku ležatých rozvodů (a navíc na klasicky určené chybné průtoky) vyhazováním peněz opravdu je. Je to „vyregulování“, které v soustavách stabilizuje průtoky chybné a tím dokonce znemožňuje soustavám fungovat ekonomicky, protože znemožňuje správnou aktivaci teplotních čidel tepelným působením soustavy.

Vyregulování na správné průtoky je tedy nutné u všech soustav, které byly projektovány klasicky. Správnému vyregulování přitom musí předcházet projekt, který určí správný průtok pro každé otopné těleso v soustavě a řízené správné průtoky funkčně přiřadí k řídicím teplotám místností, na kterých pak reálný průtok v dynamické soustavě závisí řádově více, než na nastavení hydraulického odporu „škrtícího“ elementu TRV.

Vyregulování soustav přece provádějí „zkušení lidé“…

Zateplování stavebních konstrukcí snižuje pouze tepelné ztráty budovy, ale vlastní úspory tepla neřeší. Zateplováním budov jsou jen vytvořeny předpoklady pro dosažení úspor tepla, ale vlastní úspory jsou měřeny „topenářským měřičem tepla“ a dosažení předpokládaných úspor proto závisí na způsobu řešení otopné soustavy. Klasické řešení oboru vytápění je od poloviny minulého století stále stejné a bohužel je aplikováno i na dnešní otopné soustavy, které jsou funkčně úplně jiné (doporučujeme čtenářům článek „Klasické projekty vytápění v soustavách s TRV neplatí“, uvedený na TZB-info). Všechny vědomosti firem, provádějících úpravy a diagnostiku otopných soustav, také vycházejí pouze z klasického řešení a tyto zkušenosti v dynamických soustavách s proměnným hydraulickým odporem neplatí. Jako „zkušení topenáři“ se pak opíráme o neplatné poučky a vzory a mladí jsou na tom často ještě hůře.

I když jim někdy nechybí intelekt, „s tužkou v ruce“ nikdy nepracovali a aplikovaný software jim většinou vůbec neumožňuje proniknout do podstaty věci. Ze zadaných vstupních dat získají výstupní data, ale nevědí „co se uvnitř počítače děje“ a často vůbec nemají šanci poznat, zda výstupní data jsou správná, ani co vlastně znamenají. Vyregulování a diagnostika přitom vyžadují znalost průběhu funkčních parametrů soustav a mohou být úspěšné pouze při jejich respektování.

Podíváme-li se na vyregulování a diagnostiku soustav očima fyziky, tak v klasických (statických) soustavách byl průtok vody výsledkem jen hydraulických výpočtů a seřízení hydraulického odporu, který se neměnil. Průtoky jsme tedy mohli měřit a z výsledků měření usuzovat „kterým kolečkem zakroutit“, aby bylo dosaženo nápravy. V dnešních dynamických soustavách (s TRV) závisí průtok na nezávislém působení teploty vytápěných místností, která nemá s hydraulickými odpory téměř nic společného. Může být dosažena třeba i jen tepelnými zisky a mění hydraulický odpor (zdvih kuželky) dokonce i při vypnutém vytápění. Strmost regulace termostatickým ventilem je přitom tak extrémní, že při vzestupu vnitřní teploty o 2 °C se projektovaný průtok změní na nulový a tepelné zisky mohou vnitřní teplotu zvýšit třeba o 5 °C i více. Termostatický ventil se při vzestupu teploty vzduchu uzavře bez ohledu na hydraulické poměry v soustavě (které počítáme a řešíme), ale jeho „uzavření nebo otevření“ závisí na vlivu teploty vzduchu na zdvih kuželky, který při klasickém projektování nepočítáme a neřešíme. Naskýtají se proto otázky, co vlastně chceme v dynamických soustavách měřit, na jaké komparaci chceme založit diagnostiku a jak chceme zjištěné rozdíly průtoků proti „normálovému stavu“ korigovat kroucením s regulačními a vyvažovacími prvky, když správné řídící teploty vzduchu v místnostech, okamžitý zdvih kuželek, ani „normálový stav“ (tj. správné průtoky dynamickou soustavou) při klasickém řešení neznáme.

Abychom nebyli v pozici šarlatánů, vyrábějících zlato rozbíjením atomů olova kladivem, musíme si přiznat, že vyregulovat dynamickou soustavu klasickými postupy, platnými pro statickou soustavu nelze a jako uživatelé soustav vyhazujeme peníze za něco, co je fyzikálně nemožné. Po zateplení objektů si necháváme dynamické soustavy vyregulovat statickými postupy a nikdo nás na tuto chybu neupozornil.

To jsou důvody, proč klasické vyregulování soustav zájemcům vůbec nenabízíme a je naší povinností říct lidem pravdu, abychom jim ušetřili nervy i peníze za fyzikálně chybné „levné“ postupy, které se nakonec ukáží jako neúměrně drahé. Dynamickou otopnou soustavu lze vyregulovat jen termohydraulickým seřízením na správné korigované průtoky a termickým vyvážením na řídicí teploty místností.

Vyregulování dynamické soustavy tedy musí být vyřešeno přímo projektem vytápění, podle kterého se všechny prvky otopné soustavy nastaví na správné hodnoty, což proti neúčinným klasickým postupům představuje až 800 % projektové práce, ale jen cca dvojnásobnou cenu. Účinek je pak ovšem jistý, s historicky nejkratší návratností nákladů na úsporná opatření (viz články „Úspory tepla 2 – jak zjistit (a zajistit) návratnost investic“ a „Úspory tepla 3 – kolik nás stojí vytápění“). Zvykli jsme si porovnávat „cenové kalkulace“ za vyregulování v mylném domnění, že „diagnostika a vyregulování otopných soustav“ jsou prováděny podle nějakého „vzoru“ a jsou vždy stejné, bez ohledu na to, kdo vyregulování provádí. Práce je však provedena buď na průtoky chybné (klasické), nebo na průtoky správné a její výsledek je diametrálně odlišný. Volba firmy podle „cenové kalkulace“ je proto v oboru vytápění tím nejhorším rozhodnutím, jaké můžeme učinit. V žádném jiném oboru totiž neexistuje tak propastný rozdíl mezi pořizovacími a provozními náklady a jediným správným kritériem v oboru vytápění je tedy návratnost investic.

Nihil novi sub sole (nic nového pod sluncem)

Nejsme tak bohatí, abychom si mohli kupovat levné věci. Právě návratnost investic do úsporných opatření potvrzuje starou pravdu nejlépe.

Zatímco návratnost nákladů na zateplení budov se pohybuje kolem 30 let a „klasické vyregulování“ umožňuje přetápění, při kterém se náklady na zateplení nevrátí nikdy, správné vyregulování soustavy se zaplatí cca za dva měsíce a návratnost nákladů na zateplení budovy dokonce zkrátí. Existuje přitom paradox, který stojí za povšimnutí. Masivní propaganda a osvěta se výhradně soustřeďuje na různé prvky otopných soustav (armatury a podobná hejblátka), které mohou být vyprojektovány špatně a proto žádné „úspory tepla“ nepřinesou (například nulové úspory tepla po zateplení budov), ale významu samotného projektování se nevěnuje pozornost téměř žádná, i když právě na něm skutečné úspory tepla závisí nejvíce.

Viděli a napravovali jsme téměř nefunkční soustavy, instalované s extrémními náklady na tepelná čerpadla, systémy IRC a dalším nákladným zařízením, které nefungovaly a za nefunkčnost vytápění instalované zařízení opravdu nemohlo. Vždy to byl projekt a nešťastné odměňování projektantů podle výše pořizovacích nákladů. Čím dražší zařízení, tím více si projektant vydělá a vznikají překombinované otopné systémy, jejich jednotlivé komponenty spolu správně fungovat ani nemohou.

Výrobce jakéhokoliv prvku nebo zařízení odpovídá za jeho správnou funkci pouze v laboratorních podmínkách, ale nikoliv po začlenění prvku do otopné soustavy, ve které nejsou podmínky pro správnou funkci splněny. Za funkci všech prvků v soustavě tedy odpovídá jedině projekt.

Je jen těžko uvěřitelné, že lidé vynaloží extrémní prostředky na nákup a instalaci drahých zařízení a na projektu „ušetří“ tím, že jej svěří nezkušenému „známému“ nebo si jej „vypracují sami“, čímž funkci drahých zařízení znehodnotí. Je také těžko uvěřitelné, že projektanti předpokládají odpovědnost autora aplikovaného software za „nefunkčnost soustavy“, která byla podle něho vyprojektována. Ve všech těchto případech je zodpovědný jen projektant a na jeho práci záleží, jaká bude funkce vytápění a návratnost vložených investic. Šetřit je tedy potřebné na správném místě a tato moudrost opravdu není pod sluncem „nová“.

„Optimální řešení pro soustavy s proměnným průtokem“ v představách prodavačů

Vyregulování i projektování dynamických otopných soustav s proměnným průtokem vyžaduje, aby projekční návrh, nebo provozní seřízení kteréhokoliv prvku, byly provedeny na správný průtok, který při klasickém projektování neznáme.

Podle vzoru „optimální, optimálnější a nejoptimálnější“ se tak téměř každý rok na seminářích prodavačů regulační techniky dozvídáme o stále „úžasnějších“ vlastnostech nových armatur, jakoby sám fakt jejich „nových konstrukcí“ nesvědčil o tom, že to minulé „optimální řešení“ se jaksi nepovedlo. A to dokonce ani při přesném dodržení návodu, o kterém na různých seminářích projektanty poučují lidé, kteří často sami nikdy neprojektovali a bůh ví proč sami sebe pasují do role jakýchsi „topenářských guru“. Je jim naprosto všechno jasné, stačí si koupit jejich výrobek a téměř nemusíme projektovat.

Je to úsměvné i tragické zároveň a je to především velká lež. Vlastnosti dynamických soustav jsou opravdu jiné a vyžadují především úplně jiné projektování, než o jaké se naši „topenářští guru“ opírají. A tak, než přijdou v příštích létech s „ještě optimálnějším řešením“, budeme se muset spokojit s jejich „starými a nemoderními armaturami“, které ale správně fungovaly pokud byly správně projektovány a žádnou inovaci vlastně nepotřebovaly. V opačném případě navrhneme ty „moderní“ armatury opět na průtoky chybné a další nový vývoj nových armatur zaplatíme v jejich nové ceně. Rozumíme si, co tím chceme říct?

Pro správné vyregulování soustavy je nutný správný PROJEKT

Projekt se nedělá ani pro úřady, ani pro výpis materiálu. Cílem projektu je určit takové seřízení všech parametrů a instalovaných prvků, při kterém bude soustava správně, úsporně a nehlučně fungovat. Pokud projekt takové údaje neobsahuje, neměl by být zaplacen. Pokud je obsahuje, ušetříme naopak peníze za zbytečné klasické postupy, které v dynamických soustavách neplatí a zároveň budeme mít důkaz pro případnou reklamaci projektu nebo montáže, kdyby soustava nefungovala řádně.

Poradíme vám několik triků, jak správný projekt poznat a co v něm hledat.

Ve správném projektu by mělo být u každého otopného tělesa, i v dalších částech soustavy, uvedeno:

  1. Číslo místnosti a stoupací nebo ležaté větve
  2. Výsledná teplota místnosti ti (°C) a odpovídající teplota vzduchu tv (°C)
  3. Velikost a typ otopného tělesa
  4. Projektovaný tepelný výkon otopného tělesa P (W)
  5. Projektovaný průtok otopným tělesem G (kg.h−1)
  6. Projektovaný průtok G na patách stoupaček a na počátcích ležatých rozvodů
  7. Teploty přívodní vody tp (°C) a zpětné vody tz (°C) nebo teplotní spád Δt (K)
  8. Nastavení termostatického ventilu N a nastavení regulačního šroubení (je-li instalováno)
  9. Nastavení všech ostatních armatur v soustavě
  10. Nastavení termostatických hlavic NH, odpovídající teplotě vody tp a teplotě vzduchu tv

1) V každém případě hledejte, zda je u každého otopného tělesa, i na patách stoupaček, uveden průtok G (kg.h−1). Je-li u stejně velikých otopných těles v různých podlažích průtok G stejný, pak je to průtok chybný a chybné je i projektem uvedené nastavení radiátorových, i všech ostatních armatur v soustavě. Pokud vám projektant odmítne hodnoty průtoků uvést, můžete si je snadno spočítat podle vztahu (1)

G =  3600 ‧ P 4190 ‧ (tp − tz) (1)
 

Ve vzorci (1) je:

P [W]
… tepelný výkon otopného tělesa, který lze pro projektovanou teplotu místnosti, při uvažovaných teplotách vody tptz najít i v tabulkách výrobce těles
tp [°C]
… uvažovaná teplota vstupní vody do tělesa (většinou uvedena v technické zprávě, projektant ji znát musí, stejně jako teplotu výstupní vody)
tz [°C]
… uvažovaná teplota výstupní vody z tělesa
 

Jsou-li v celé soustavě průtoky G stejné u těles se stejným výkonem P, je projekt klasický, průtoky jsou chybné a správné vyregulování soustavy provést nelze, protože průtoky jsou pro vyregulování výchozím podkladem.

2) Chtějte vědět, jak máte nastavit termostatickou hlavici, aby byla v místnostech zajištěna projektovaná výsledná teplota ti (například 20 °C).

Bez správného nastavení termostatických hlavic totiž nebudou při projektované výsledné teplotě ti správné zdvihy kuželek TRV, otopnými tělesy proto nebude proudit projektované množství vody, nebude proudit ani na patách stoupaček a na počátku ležatých rozvodů a vyregulování soustavy proto opět nelze provést. Navíc nebudou bez správného zdvihu kuželek zajištěny ani projektované tlakové ztráty soustavy, takže nelze provádět ani diagnostiku, ani její vyregulování.

Ukáže-li se, že projekt je pouze klasický (stejné průtoky u stejně velikých těles), pak nejenže zdvihem kuželek nebudou zajištěny projektované průtoky, ale navíc jsou to průtoky chybné a chybné je tedy i projektované nastavení všech ostatních regulačních a vyvažovacích armatur v celé soustavě. Chybný je tedy celý klasický projekt, který jsme zaplatili a vyregulováním soustavy na průtoky podle tohoto projektu bychom správnou, ani ekonomickou funkci soustavy nezajistili. Firmě, zabývající se vyregulováním soustav, nemůže tento projekt napovědět, „jak a kterými kolečky má kroutit“.

Při správném projektu dynamické otopné soustavy pracují otopná tělesa s individuálním teplotním spádem vody, se shodnou střední teplotou vody v tělesech i v tepelném zdroji, se zajištěnými zdvihy kuželek tepelným působením vlastní soustavy a bez působení tepelných zisků proto všemi tělesy proudí při projektovaných teplotách místností správné množství vody. Dosáhnout tohoto stavu bez správného projektu fyzikálně možné není, protože souběh všech nutných podmínek žádným „diagnostickým měřením“ ani „hydraulickým vyregulováním“ zajistit nelze.

Opět už vidím argumentaci „klasických projektantů“, že věci zde popsané nejsou obsaženy v žádné legislativě – a mají pravdu. Stejně jako metodika projektování, i legislativa ustrnula v „dávné minulosti“ a z podmínek správné funkce dynamických soustav neobsahuje téměř nic. Kdyby metodika a legislativa byly v pořádku, nebyly by dnešní problémy se soustavami hromadné, ale ony hromadné jsou...

Všechny soustavy s TRV mohou pracovat správně a úsporně

Správným nastavením všech prvků otopné soustavy se zajistí správné korigované průtoky každým otopným tělesem, na patách stoupacích větví, i na počátku ležatých rozvodů, které pak již není nutné ničím korigovat.

V GRAFU 1 je tím zajištěno, že hodnota G = 100 % odpovídá správnému součtovému korigovanému průtoku a je-li vstupní teplota vody do otopných těles rovna uvažované hodnotě pro kterou jsou projektovány velikosti otopných ploch (v GRAFU 1 tp = 90 °C), soustava se chová podle zobrazených funkčních průběhů.

Funkční průběhy parametrů soustavy tím nabývají významu správných signálních veličin pro správné řízení kombinované regulace, která může pracovat s plnou účinností – a to je v oboru vytápění nové. Plná účinnost kvantitativní i kvalitativní složky celkové kombinované regulace vytápění znamená podstatně vyšší úspory tepla regulačními procesy.

Úspory tepla regulačními procesy

V článku „Úspory tepla – kolik nás stojí vytápění“ je na TZB-info uvedeno, že přetápění objektu o 2,17 °C stojí v analyzované soustavě uživatele 335 462 Kč/rok.

Správným seřízením soustavy a přiřazením řízených průtoků k řídicím teplotám místností projektem TH, se uspoří veškeré teplo z tepelných zisků a zároveň se zabrání nechtěnému přetápění. Celkové úspory tepla odstraněním nechtěného přetápění a plným využitím tepelných zisků, jsou proti klasicky „vyregulované“ soustavě přibližně trojnásobné a návratnost investice do správného vyregulování otopné soustavy pak odpovídá hodnotám, uvedeným v článku „Úspory tepla 2 – jak zjistit (a zajistit) návratnost investic“. Tato návratnost se v soustavě se správnými armaturami a při správném vytápění objektu, pohybuje v rozmezí cca dvou až tří měsíců první otopné sezóny, což je nejkratší návratnost, jaké kdy bylo při aplikacích úsporných opatření dosaženo.

Závěr

V sérii článků o úsporách tepla jsme odpovídali na oprávněné otázky uživatelů otopných soustav a snažili jsme se ukázat rozdíly mezi klasickým a moderním řešením. Dali jsme přitom přednost fyzikální pravdě, která příznivce potěšila a ortodoxní zastánce klasických řešení zvedala ze židlí. Vyjádřili jsme ochotu spolupracovat se všemi, kterým záleží na bezproblémovém a úsporném vytápění budov, od uživatelů otopných soustav, přes projektanty, zástupce SBD a SVJ, až po dodavatele a distributory tepla. Komunikace s Vámi byla vedena s cílem umožnit úspory tepla všem. Přejeme čtenářům TZB-info dokonalé úsporné vytápění a mnoho úspěchů.

 
Komentář recenzenta
Ing. Jiří Matějček, CSc.
Vyregulovat správně otopnou soustavu nelze bez správného projektu. Autor článku popisuje nezbytné informace, které mají být obsaženy v projektu. Správným seřízením soustavy a přiřazením řízených průtoků k řídicím teplotám místností termohydraulickým projektem se zabrání nechtěnému přetápění a dosáhne se optimálních úspor využitím tepelných zisků.
Ing. Jiří Matějček, CSc.
English Synopsis
Regulation of heating systems - heat savings and diagnostics

Thermal insulation of buildings promised savings of 50%, but the real savings are 20% or even none, and sometimes we measure the heat consumption higher than before the insulation. The system in some floors does not heat enough and in another floor the system is noisy, although it was was adjusted according to repeated measurements. Is diagnosis able to reveal the causes and is regulation of system able to rectify the situation?

 

Hodnotit:  

Datum: 2.7.2012
Autor: J.V.Ráž, DiS.   všechny články autora
Recenzent: Ing. Jiří Matějček, CSc.



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Blogger  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcích 


Projekty 2014

Související rubriky

Reklama






Tipy pro topenáře

Partneři oboru

logo DANFOSS
logo FV PLAST
logo THERMONA
logo ENBRA logo DAIKIN

E-mailový zpravodaj

Spolupracujeme

logo Asociace odborných velkoobchodů

Nejnovější články