Vytápění dynamickou soustavou podle předpokladů a podle fyziky

Stačí přistoupit na jediný chybný předpoklad a bludy mohou být systematizovány do vysoce rozvinutých a racionálních schémat, vyznačujících se vysokým stupněm konzistentnosti… Chybné předpoklady a bludy ovlivňují způsob projektování, výrobu armatur, tvorbu legislativy, investice do úsporných opatření, představy o provozu vytápění budov a dokonce umožňují vznik celých odvětví, které s požadovanou energetickou účinností nemají nic společného, jako třeba „měření spotřeby tepla u koncových spotřebitelů“ při ústředním vytápění. Bludy umožňují vytvořit umělý problém a pak jej nákladně „řešit“ nově vzniklým odvětvím, který s fyzikou oboru nijak nesouvisí a tedy vlastně nic neřeší.

Rok 2015 – 43 let od prvních výpočtů TH

Kdo zvládl klasické návrhové výpočty, ten ví, že v klasických výpočtových metodách oboru vytápění se předpokládá dokonce většina parametrů a funkčních charakteristik. Budou-li například při zvoleném teplotním spádu 90/70 °C výkony otopných těles 1000 W, pak klasicky projektovaný průtok se předpokládá 42,877 kg.h⁻¹ pro každé těleso, ať je umístěno kdekoliv v otopné soustavě, při jakémkoliv průtoku ostatními tělesy a střední teplota vody 80 °C se též předpokládá shodná v celé soustavě i v tepelném zdroji. Žádný z těchto předpokladů však v reálné soustavě splněn není. Má-li stoupačka devět takových těles, tak na patě stoupačky klasický výpočet předpokládá průtok 385,893 kg.h⁻¹, ale správný průtok na patě uvedené konkrétní stoupačky činí 582,14 kg.h⁻¹ (TAB. 3 a výsledky si mohou majitelé pracovní pomůcky AT291-4 sami spočítat i u jiných konkrétních stoupaček).

Chybné výsledky klasických výpočtů, založených na pouhých předpokladech, v minulosti neumožnily formulaci podmínek správné funkce ústředního vytápění, bez kterých nebylo možné funkci otopných soustav dokonce ani pochopit, protože se nevědělo, na čem jejich správná a úsporná funkce vlastně závisí. Nebylo proto možné ani formulovat pravidla pro provoz vytápění, která by funkci otopných soustav nepoškozovala a splňovala by požadavky na úspory tepla instalovanou regulační technikou. Hlubší a komplexnější pochopení umožnila teprve metoda TH, která předpoklady návrhových výpočtů zcela odstranila a nahradila je skutečnými výpočty. Umožnila definovat podmínky správné funkce a modelovat provozní stavy vytápění, které jsou pro snadnější pochopení v tomto článku demonstrovány vypínáním jednotlivých otopných těles na stoupací větvi.

Obecné podmínky správné a ekonomické funkce dynamických soustav

1. Dodržování projektovaných vnitřních teplot vytápěných místností, bez vyvolání tepelných ztrát vnitřními stavebními konstrukcemi, kterým neodpovídá velikost otopných těles.
2. Shodná střední teplota vody v otopných tělesech a v tepelném zdroji.
3. Funkční přiřazení průtoků vody k projektovaným vnitřním teplotám místností.
4. Vyřešení přenosové schopnosti tepla pro aktivaci zdvihu kuželek tepelným působením vlastní soustavy.
5. Vyřešení kombinované výkonové regulace.
6. Vyřešení hydraulické stability vertikálního a horizontálního pásma.
7. Provozování soustav v souladu s projektovanými parametry.

Sledujme, co se v otopné soustavě při postupném vypínání těles děje…

Teploty vody tp °C a tz °C pro regulovatelný výkon 1000 W v reálné stoupací větvi při vypínání těles

TAB. 1 a TAB. 2 ukazují, co nás zaskočí, co vychováni hydraulikou neřešíme, nepočítáme a nečekáme. Námi předpokládané teploty vody 90/70 °C se v soustavě nikde nevyskytují dokonce ani při plném provozu všech otopných těles (stav 1) a projektované průtoky vody (na které seřizujeme hydraulické odpory armatur) máme špatně v celé soustavě. Už při uzavření jediného tělesa se vstupní teploty vody sníží všude. Každý jednotlivec, který v rámci „náměrů na indikátorech“ omezí průtok přivřením hlavice bez současného zvýšení řídicí vnitřní teploty tepelnými zisky, sníží vstupní teplotu vody do těles všem ostatním, kteří omezovat vnitřní teplotu místností nechtějí a mají na svou tepelnou pohodu legislativní nárok. Jednotlivci mění svými zásahy kvalitu vytápění všem.

Aby při snížených vstupních teplotách vody mohl být u plně provozovaných těles udržen regulovatelný výkon 1000 W při splnění bodu 2) podmínek správné a ekonomické funkce vytápění, musí se průtok všemi ostatními tělesy zvýšit.

Například základní průtok tělesem T9 G = 100,7 kg.h⁻¹ se při uzavření pouhých tří těles musí zvýšit na 230,13 kg.h⁻¹, aby v místnosti s tělesem T9 byla udržena původní vnitřní teplota. Je vyvolán „dominový efekt“ a pootevřít hlavice by museli i všichni ostatní. Otopná soustava funguje jinak, než si myslíme…

Průtoky potřebné pro regulovatelný výkon 1000 W v reálné stoupací větvi při vypínání těles

Tabulky 3 a 4 z AT291 – 5 ukazují, jak manipulace s hlavicemi TRV likvidují tepelnou pohodu ostatním uživatelům. Při uzavření sedmi těles by správná a ekonomická funkce tělesa T9 mohla být zajištěna pouze v případě, že by průtok tělesem T9 činil 762,56 kg.h⁻¹ pro pouhých 1000 W výkonu – a to vše ještě pouze tehdy, kdyby u místnosti T9 byl prostup tepla vnitřními stěnami nulový a nevznikl by nárok na vyšší výkon tělesa zvýšenými tepelnými ztrátami vnitřních stavebních konstrukcí.

Zůstane-li nakonec v provozu pouze těleso T9…

Aby jeho výkon byl regulovatelný při zachování střední teploty vody stejné jako ve zdroji tepla, činily by teploty vody tp = 79,071 °C; tz = 78,046 °C, teplotní spád by byl pouze Δtm = 1,025 K a tělesem T9 by muselo protékat 836,86 kg.h⁻¹ vody pro pouhých 1000 W tepelného výkonu. Stejný průtok by pochopitelně musel být i na patě stoupací větve. Klasické výpočty však předpokládají v celé soustavě teploty vody tp = 90 °C; tz = 70 °C a tudíž předpokládají průtok tělesem T9, i na patě stoupačky, pouze 42,877 kg.h⁻¹. Používáme-li klasické výpočty, tak předpokládáme, že výkonová regulace je stejně účinná při jakýchkoliv provozních stavech a mýlíme se opravdu značně. Na základě předpokladů, s nimiž klasické výpočty pracují, se dopouštíme chyb zcela nepřípustných a vytváříme si chybné názory. Průtok 42,877 kg.h⁻¹ činí pouze 5,12 % potřebného množství vody pro těleso T9 a mýlíme se zde o celých 100 − 5,12 = 94,88 % správného průtoku!!! V oblasti klasického projektování přitom zdaleka nejde o omyl jediný. Mnoho takových omylů pak samozřejmě ospravedlňuje poznání, že při klasickém projektování dynamickým otopným soustavám prostě nerozumíme, „pravidla pro vytápění“ vytváříme na základě chybných názorů a současným i budoucím projektantům přednášíme bludy.

Správnou a ekonomickou funkci vytápění mylně předpokládáme tam, kde fyzikálně nemůže nastat

Dokonce si myslíme, že čím více je vypnutých těles, tím lepší hydraulické podmínky jsou pro tělesa v provozu, nevidíme ve vypínání těles (a v uživatelských manipulacích ve smyslu „volby vnitřní teploty“ obecně) nic špatného, přičemž fyzikální realita je přesně opačná. Přitom to vůbec není vyvoláno nějakou metodou TH, ale platí to obecně pro všechny otopné soustavy (i bez TRV) a měli jsme to vědět už dávno.

GRAF 1

GRAF 1 – Extrémní rozdíly mezi předpoklady klasického projektování a fyzikální realitou. Funkční závislost požadovaného průtoku na počtu provozovaných těles je nelineární a v žádném provozním stavu soustavy neodpovídá klasickým výpočtům, předpokladům a názorům. Uživatelské manipulace s bytovou regulační technikou jsou poškozováním správné a ekonomické funkce dynamických otopných soustav obecně a vždy.

Budou-li vypnuta čtyři tělesa (T5 až T8), může těleso T9 správně fungovat jen tehdy, když průtok tímto tělesem bude 309,01 kg.h⁻¹ a nikoliv 100,7 kg.h⁻¹, na který je hydraulický odpor tělesa T9 seřízen. Pokud byl hydraulický odpor tělesa T9 při průtoku 100,7 kg.h⁻¹ seřízen na hodnotu diferenčního tlaku 10000 Pa, tak průtokový součinitel TRV činil Kv = 0,323 m³.h⁻¹. Pro dosažení průtoku 309,01 kg.h⁻¹ by však průtokový součinitel musel činit Kv = 2,683 m³.h⁻¹ a tuto hodnotu TRV nemá ani při plném otevření hlavice, kterým by však uživatel T9 úplně zlikvidoval schopnost svého TRV spořit teplo. Takže investice do jeho bytové regulační techniky by byla zcela promarněna a kvůli falešné „uživatelské svobodě několika jedinců“ by svého práva na tepelnou pohodu nikdy nedosáhl. Poškozeni by přitom byli i všichni ostatní.

Uživatelským snižováním průtoků (přivíráním hlavic) je snižována úroveň tepelné pohody ostatním uživatelům, i kdyby prostup tepla vnitřními stavebními konstrukcemi byl nulový (vnitřní stěny a příčky by měly nekonečně veliký tepelný odpor) a zaizolováním vnitřních stěn se problém vyřešit nedá (poznámka pro R.M. z ČVUT nad rámec studie 2013). Zvyšováním průtoků (otevíráním hlavic) jsou naopak vytvářeny hydraulické zkraty, poškozující hydraulickou rovnováhu ostatních okruhů. Nejen soustava TH, ale každá dynamická otopná soustava proto musí být provozována se správně projektovaným nastavením bytové regulační techniky, a nikoliv s nastavením libovolným.

Uživatelské zásahy nejsou „totéž jako změny průtoků přirozenou regulační funkcí TRV“, protože se jimi mění základní funkční přiřazení projektovaných průtoků k projektovaným vnitřním teplotám, které musí být zachováno, má-li dynamická soustava jako celek fungovat správně.

Ve všech dynamických soustavách se průtok smí měnit pouze automatickým regulačním procesem, bez uživatelem volených změn vnitřní teploty. Výchozí nastavení (tj. nastavení hlavic, kterým jsou projektované průtoky přiřazeny k projektovaným řídicím teplotám vzduchu) se měnit nesmí. Změny průtoků tak smějí nastat pouze jako regulační odezva soustavy na lokální poruchové veličiny, jinak je nastavený regulační proces degradován. Na druhé straně – čím přesněji je soustava seřízena jako celek, tím větších chyb se lze dopustit při nastavení hlavic v malém počtu případů, aniž by celková funkce soustavy zkolabovala. Proto je soustava TH odolnější a kroucení s hlavicemi v malém počtu případů snáší lépe, než soustava klasická. Ve všech případech však hovoříme o správných hodnotách diferenčního tlaku a o správných teplotách vody. Bude-li teplota vody nadměrná, stačí k dosažení požadovaného výkonu menší množství vody a negativní vliv zkratových průtoků se sníží. Nadměrná teplota vody však znamená vyšší cenu za jednotku tepla. Ekonomické vytápění proto představuje souhrn mnoha podmínek, které musejí být splněny současně, a pochopení všech souvislostí bez komplexního parametrického řešení soustavy metodou TH možné není.

Odchylky od projektovaného stavu

Záleží na četnosti výskytu, na okamžitých hodnotách odebíraných výkonů, i na pořadí ve stoupačce. Při projektovaném provozním stavu 1 je ve všech místnostech zachována projektovaná vnitřní teplota a místnosti se teplotně navzájem neovlivňují (nevznikají vnitřní tepelné ztráty).

Průtoky potřebné pro regulovatelný výkon 1000 W v reálné stoupací větvi při vypínání těles

V provozních stavech 2 až 15 (TAB. 3 až TAB. 6) přistupuje k uvedeným výsledkům navíc ještě vliv uměle vyvolaných tepelných ztrát vnitřními stavebními konstrukcemi, který by situaci ještě zhoršil, a přitom by se výsledky staly nepřehlednými. Nebylo by tedy možné ukázat zajímavý vliv pouhého pořadí odběru tepla ve stoupačce porovnáním provozních stavů 12 a 13.

V obou provozních stavech 12 a 13 odebírá stoupačka ze soustavy stejný výkon 5400 W, ale s různými průtoky na patě, i v okruzích jednotlivých těles. Například tělesem T8 by muselo v prvním případě protékat 25,97 kg.h⁻¹ a ve druhém případě 80,71 kg.h⁻¹. To při téměř stejném celkovém průtoku stoupačkou je problém, který by vyžadoval hydraulické „vyladění“ (soustava by se musela přeregulovat) a nepomohl by zde žádný moderní dynamický TRV, protože příčinou je termika, a nikoliv hydraulika.

Náhodné kroucení s hlavicemi TRV představuje téměř nekonečné množství provozních stavů (okamžitých hydraulických i termických poměrů), se kterými se žádná soustava nemůže vyrovnat automaticky sama, je-li překročena hranice četnosti výskytu, okamžitých hodnot odebíraných výkonů a jejich pořadí ve stoupačce.

Uživatelské „určování různých vnitřních teplot“, tj. průtoků otopnými tělesy, je v rozporu s funkčními principy soustav ústředního vytápění obecně. Nastavení termostatických hlavic je přímou součástí hydraulického vyvážení soustavy a po uživatelských zásazích by soustava musela být vždy znova přeregulována. Opakované hydraulické vyvažování není nic nového ani levného a v praxi se to bohužel děje. Dokonce se volalo po předpisu, který by stanovil povinnost „hydraulického vyvažování každý rok“, což dokazuje, že uživatelské kroucení s hlavicemi soustavu poškozuje. Takový předpis by byl ovšem nesmyslný. Všimněme si, že při provozních stavech 12 a 13 je průtok na patě odlišný jen málo, ale průtoky jednotlivými tělesy se liší značně. Žádným hydraulickým vyvažováním na patách stoupaček tedy nelze chybnou funkci soustav napravit, protože příčiny chybné funkce jsou v okruzích otopných těles. Průtoky tělesy musejí být správné (podle provozního stavu 1) a různým nastavením hlavic se nesmí libovolně měnit vztah mezi projektovanou řídicí teplotou místností a odpovídajícím průtokem, jinak soustava nemůže fungovat správně a úsporně.

Uživatelské nastavení hlavic a účinnost ekvitermní regulace

Kvalitativní regulace může fungovat účinně pouze při shodné střední teplotě vody v tělesech a v tepelném zdroji. Je-li například při te = −12 °C a při teplotách 90/70/20 °C střední teplota vody ve zdroji tsm = 79,44 °C při základním průtoku vody tělesem, tak při polovičním průtoku vody tělesem už střední teplota vody činí cca 71,56 °C a mezi středními teplotami vznikl uživatelským snížením průtoku rozdíl 7,88 °C. Výkon tělesa se přitom snížil jen cca na 83,2 % (odpovídá běžnému uživatelskému snížení výkonu), ale střední teplota 71,56 °C odpovídá vnější teplotě cca −6 °C a nikoliv −12 °C. Ekvitermní regulace proto v závislosti na vnější teplotě nemůže pracovat správně. Kroucení s hlavicemi poškozuje funkci soustavy i účinnost regulace.

Uživatelské nastavení hlavic a stabilizace diferenčního tlaku na patě stoupačky

Kroucení s hlavicemi má negativní vliv i na funkci regulátorů diferenčního tlaku (RDT), které při různých počátečních podmínkách svého nastavení plnit svou funkci správně nemohou.

V základním provozním stavu 1 (TAB. 5) činí správný průtok na patě stoupačky 582,14 kg.h⁻¹. Pro požadovaný diferenční tlak na stoupačku 10000 Pa a tlak před RDT 18000 Pa je správně navržen regulátor DANFOSS ASV-PV DN 25 s nastavením:
n = 15; Kv = 2,4279 m³.h⁻¹; Δp = 5731,42 Pa
a regulační ventil DANFOSS ASV-I DN 25 s nastavením:
N = 3,01; Kv = 3,8975; Δp = 2268,58 Pa
Celková tlaková ztráta Δp = 8000 Pa

Po uživatelském nastavení hlavic například na stav 11 (TAB. 5) činí požadovaný průtok na patě stoupačky 426,19 kg.h⁻¹ , tlaková bilance RDT je jiná a nastavení musí být jiné:
DANFOSS ASV-PV DN 25 s nastavením:
n = 15; Kv = 1,6426 m³.h⁻¹; Δp = 5476,36 Pa
a regulační ventil DANFOSS ASV-I DN 25 s nastavením:
N = 1,48; Kv = 2,7053; Δp = 2523,64 Pa
Celková tlaková ztráta Δp = 8000 Pa

Po uživatelském nastavení hlavic na provozní stav 11 by přesný tlak na stoupačku (10000 Pa) už nemohl být zajištěn bez přeregulování okruhu RDT.

Mezi regulačním procesem a uživatelskou změnou počátečních podmínek je diametrální rozdíl

Je-li přesné nastavení počátečních podmínek (výchozího stavu regulačního procesu) neměnné, soustava na každou poruchovou veličinu (odchylku od požadovaného stavu) reaguje správnou regulační odezvou, a když působení poruchové veličiny pomine, soustava se automaticky vrátí k projektovanému stavu. Při uživatelských změnách počátečních podmínek se soustava k projektovanému stavu sama nikdy nevrátí a změny počátečních podmínek proti projektovanému stavu se stanou poruchovou veličinou trvalou. Nejde tedy už o regulační proces, ale o chybné základní vyregulování soustavy (stav 1 už není zajištěn).

Pramen základního neporozumění

Úspory tepla se změnami nastavení počátečních podmínek (kroucením s hlavicemi) zajistit nedají, protože při tom není dodržena projektovaná vnitřní teplota, ke které se úspory vztahují. Úspory tepla fyzikálně vznikají jen nižší spotřebou tepla, při původní vnitřní teplotě – nic jiného úsporou tepla není. Změnami nastavení počátečních podmínek regulace (umělým zavedením trvalých poruchových veličin) se trvale poškodí hydraulické i termické vyvážení soustavy, a tím i její celková funkce a úspornost. Správné počáteční podmínky jsou tedy nutné jak pro správnou funkci soustavy závislou na hydraulických podmínkách, tak i pro správné regulační procesy, závislé na termických podmínkách. Nahodilé změny počátečních podmínek koncovými uživateli jsou proto vždy škodlivé pro funkci i úspornost vytápění.

Skutečných úspor tepla se dosahuje výhradně jen regulačním procesem při konstantních počátečních podmínkách jeho nastavení. Nepochopení tohoto elementárního rozdílu nás ročně stojí miliardy.

Ekonomika

Indikátory lokální spotřebu tepla neměří, pouze poskytují poměrnou hodnotu pro rozpočítání naměřené spotřeby tepla mezi „koncové uživatele“. Uživatelé, kteří vypínají tělesa, přitom odebírají „neměřené“ teplo.

Ekonomika – náklady na tepelné ztráty potrubní sítě při odběru tepla u koncových spotřebitelů

TAB. 5 a 6 z výsledků AT291-5 ukazují, že provozní náklady na tepelné ztráty potrubí stoupačky, nutné pro zajištění tepelné pohody, se omezováním vytápění téměř nemění a jsou prakticky stejné i při odběru tepla jediným spotřebitelem. Součet lokálních „náměrů“ proto nikdy nemůže souhlasit s centrálním měřením.

Kdo zaplatí tepelné ztráty stoupačky (TAB. 7 a TAB. 8)?

Bude-li stoupačka provozována v podmínkách zajištění tepelné pohody pro koncového spotřebitele T9 a ostatní koncoví spotřebitelé budou mít tělesa vypnutá, bude „náměr vypnutých těles“ téměř nulový. Ale náklady na provoz sítě pro zajištění tepelné pohody u spotřebitele T9 budou činit 5571,38 Kč/rok a budou téměř stejné, jako kdyby síť v plné míře zásobovala všechny spotřebitele. Jak se podle údajů indikátorů, nebo případně i téměř nereálného přesného měření těch 5571,38 Kč „spravedlivě rozpočítá“ mezi lidi, kteří své byty vůbec nevytápěli? A jak se to „spravedlivě rozpočítá“ u jiné stoupačky, kde vlivem jiných průměrů potrubí, jiných průtoků a dalších vlivů jsou náklady na její provoz jiné?

Podle hrstky zbrunátnělých diskutérů, „by si měl náklady na svou tepelnou pohodu platit každý sám“. Ale spotřebitel T9 svou legislativně zaručenou „tepelnou pohodu“ a regulovatelný výkon v podmínkách libovolného vytápění ostatními spotřebiteli vůbec nebude mít. Soustava například ničím nezajistí, aby jeho tělesem proudilo 836,86 kg/h vody, vypnou-li ostatní odběratelé na stoupačce vytápění. Bude mít tedy zimu a navíc bude neoprávněně napadán ostatními spotřebiteli, odvolávajícími se na indikátory…

Kvůli výkonu pouhých 1000 W, který koncový spotřebitel T9 potřebuje k zajištění své základní tepelné pohody, se bude muset vyrábět a distribuovat výkon 3456,51 W, protože 2456,51 W se přemění jen na tepelné ztráty potrubí, které neměříme, většinou ani neznáme a podle indikátorů „spravedlivě rozpočítat“ nemůžeme. Cena tepla pro zajištění základní tepelné pohody a úspor pro koncového spotřebitele zde až 3,5krát vzroste, ale jeho indikátor před tím nikoho nevaruje, takže ztratí význam i pouhého „placeba“.

Kdo zaplatí těch 5571,38 Kč, které bude dodavatel tepla oprávněně fakturovat? Samozřejmě, že všichni „koncoví spotřebitelé“ společně, bez ohledu na to, zda vytápěli nebo nevytápěli. Podle drahých „indikátorů“, ani podle ještě dražšího skutečného měření, těch 5571,38 Kč „spravedlivě“ nerozpočítáme a zbude nám jen kalkulačka: 5571,38 / 9 = 619,04 Kč na spotřebitele. U deseti stoupaček v objektu se jedná cca o 6190 Kč, k jejichž „rozpočítání“ žádné „indikátory“ a dokonce ani přesné měření tepla nevyužijeme. A všimněte si, že jsme v uvedeném příkladu ještě vůbec nehovořili o konkrétním prostupu tepla neizolovanými vnitřními stavebními konstrukcemi, o zvýhodnění některých bytů odlišnou intenzitou oslunění, o světových a návětrných stranách, atd., které tvrdošíjně proklamovanou „spravedlivost rozpočítání“ zcela vylučují.

Opravdu si ještě stále myslíte, že v objektech hromadného bydlení je „indikace nebo měření spotřeby tepla u koncových spotřebitelů“ logické, správné a může vést ke „spravedlivému rozpočítání nákladů na vytápění“? Opravdu si myslíte, že člověk může za to, ve kterém bytě bydlí a jak ostatní lidé soustavu provozují? Opravdu si myslíte, že „psychická motivace“ spotřebitelů „náměry“ vede k efektivnímu vytápění? Jde bohužel o typický reciproční efekt. Indikátory a měřiče tepla v úrovni „koncových spotřebitelů“ motivují k negativním změnám počátečních podmínek a způsobují, že cena tepla roste nesprávným provozováním soustav a energetická účinnost úsporných opatření klesá. Kvůli nepochopení funkce ústředního vytápění a regulační techniky jsou zaváděna „pravidla“, která situaci komplikují, lidi proti sobě popuzují, nesmyslné odvětví prosazují a osvědčená odvětví oboru degradují, protože místo správně fungující automatické výkonové regulace předpokládají – a dokonce podporují – „regulaci“ ruční, která žádnou regulací není!!!

Takže tady máme zákony, přikazující instalovat prvky automatické regulace procesem řízeným a současně zákony přikazující lokální měření, s předpokladem regulace ruční, procesem náhodným. Jak už to v ČR bývá, zřejmě „obojí je správně“ a nevinný spotřebitel T9 má být vyšší platbou potrestán, zatímco ostatní mají být nižší platbou odměněni za to, že mu problémy způsobili. Ale kdyby jen to… Zákon o lokálním měření (nebo indikaci) nabádá k provozu vytápění „podle spotřeby tepla“, nikoliv podle legislativou určené tepelné pohody a podle fyzikálních zákonů. Zákon se tím dostává do rozporu sám se sebou a jeho aplikace přímo vede k nadměrné výrobě tepla ve vztahu k jeho spotřebě, tj. vede k neekonomickému vytápění a k růstu cen tepla, který je jeho důsledkem.

Ekonomické vytápění vyžaduje rovnováhu mezi množstvím vyrobené a spotřebované tepelné energie a k této rovnováze se může výrobce tepla přibližovat jen při normálové vnitřní teplotě bytů, nikoliv při teplotě bytů náhodně volené, k níž se nastavení parametrů výroby tepla nevztahuje a dodavatel tepla ji dokonce ani nemůže znát. Dodavatel tepla je v tomto případě napadán zcela neoprávněně.

Proč takový „Babylón“?

Popletení významu slov není náhodné. Určení správných počátečních podmínek nastavení účinných regulačních procesů, vyžaduje celou soustavu výpočtově vyřešit hydraulicky i termicky, což vlastně klasické výpočtové postupy neumožňují. To je řádově více práce, než neřešit nic, nainstalovat TRV a lidem vtlouci do hlavy, že tou „regulací“ je vlastně jejich ruka, kroutící kolečkem. Zbavit se odpovědnosti a vtlouci lidem do hlavy, že za případné nedostatečné úspory tepla si mohou sami, protože „málo kroutili“. Mají-li přitom naopak zase zimu, tak „kroutili moc, nebo špatně“. Nikdo za nic nemůže, odpovědnost je jen na lidech. Za přetápění, za nedotápění, za trakční i dilatační hlučnost dříve se nikdy nevyskytující, za hydraulickou nestabilitu vertikálního i horizontálního pásma, za nedostatečné (někdy až nulové) úspory po zateplení budov, za náhle utržené pevné body, které před tím 30 let dobře sloužily, za opakované investice do neúčinného hydraulického vyvažování, za plísně v bytech nedostatečným vytápěním a větráním, za hádky mezi lidmi kvůli porovnávání „náměrů“, za trvalé napětí mezi představiteli a členy SVJ vyústěné někdy až v soudní spory, zkrátka za všechno si mohou lidé sami, i když si správné vyřešení otopných soustav zaplatili – a to se opravdu musí změnit. Lidé si úpravy otopných soustav platí a úpravy se řeší projektem. Projektem však nemohou být ani tabulky, ani výpisy, ani čtverečky s chybnými údaji. Projekt musí být skutečným řešením.

Vytápění je náročný obor a projektování se musí zkvalitnit

Obr. 1 – Projekt vytápění, který neměl být investorem zpracovateli nikdy zaplacen, ale zvítězil ve výběrovém řízení. „Babylón“ a uživatelské „kroucení s hlavicemi“ potřebují hlavně lidé, kteří se svým neuměním chtějí dál lehce živit. Je na nás, zda jim to budeme trpět.

Cílem oboru vytápění je vyřešení tepelného působení soustavy, nikoliv určování průtoků na základě předpokládaných parametrů teplonosné látky, s nastavováním armatur na předpokládané průtoky a s libovolně volenými teplotami bytů, bez ohledu na tepelnou pohodu a úspory ostatních uživatelů. Přicházejí k nám původní projekty vytápění, podle kterých seřízené soustavy teplo nespoří, případně vůbec nefungují a nešťastní zástupci SVJ a SBD žádají nápravu. Tato „díla“ byla investorem řádně zaplacena, ve vytápění však neřeší vůbec nic, zřejmě podle přesvědčení jednoho diskutéra, že „přesné vyvážení soustav je jen humbuk na lidi“.

Projekty nejsou vypracovány podle požadavků norem na obsah, ani na grafické zpracování projektů vytápění a neobsahují prakticky žádná výstupní data potřebných výpočtů. „K čemu nějaké výpočty“? „O způsobu vytápění si přece rozhoduje každý sám, když chce 26 °C, otevře hlavici naplno, nebo radiátor vypne, je to přece čistě jeho věc“. „Máme měřáky a každý si svou spotřebu tepla spravedlivě platí sám“. Jenže takto otopné soustavy z principu nefungují a nefungovaly dokonce nikdy. Soustava není množina kamen, které se svou funkcí vzájemně neovlivňují a od kterých lze požadovat libovolné tepelné výkony.

Obtížná situace investorů

Projekt, který neměl být nikdy zaplacen, může investorovi připadat správný. Investor totiž nemá žádná spolehlivá kritéria pro odhalení neodbornosti „odborníka“. Nemůže proto skutečného odborníka v rámci žádného výběrového řízení ani vybrat, ani kontrolovat. Korunu všemu nasadilo doporučení „výběru podle nabídkové ceny“. „Projekt“ na obr. 1 představuje sotva jednu desetinu práce, která měla být vykonána a kdyby vítěz tohoto výběrového řízení slevil na ceně dokonce 80 %, pořád by si ještě vydělal o 10 % víc, než poctivý projektant. Protože neumětel skoro nic nedělá, nepotřebuje žádné projektové podklady a může jít hluboko pod skutečnou cenu poctivého projektu, má tedy výhru ve výběrovém řízení takřka v kapse – a to je opravdu špatně.

Už chápete, proč různí „diskutéři, trollové a neumětelové“ tolik obhajují kroucení s hlavicemi? Proč se tolik skrývají za populistické lži o „volbě libovolné vnitřní teploty nastavením hlavic“, kterým se mění nastavení počátečních podmínek průtoku tělesem a nikoliv přímo úměrně požadovaná teplota místnosti?

Přidám ještě další příklad – byli jsme u soustavy, kde při správných teplotách vody „hřálo jen cca 50 % těles“. Zavolaný zpracovatel původního projektu u chladných těles otevřel hlavice naplno a cca 30 % nefunkčních těles po chvíli skutečně hřálo. Jenže původně nefunkční polovina těles po plném otevření hlavic ztratila úspornou funkci TRV, což původní projektant nikdy nepochopil. Neumětelové s hlavicemi kroutit nutně potřebují, aby tím mohli kompenzovat chyby svého projekčního návrhu a skutečnou funkci TRV v soustavách nechápou, ani pochopit nechtějí, protože potřebují snadno vydělávat.

Za co mohou a nemohou projektanti

Vytápění je náročný obor a v ČR je mnoho kvalitních odborníků, kteří vědí, že klasické výpočtové metody jsou nedostatečné. Právě pro ně jsou určeny naše články, je nabízena technická pomoc a konkrétní spolupráce. Výsledky, uvedené v TAB. 1 až TAB. 4 a v GRAFU 1, nelze totiž klasickými výpočtovými metodami vůbec získat, bez nich reálnou funkci dynamických soustav nelze pochopit a často „podivné chování“ otopných soustav bez nich nelze vysvětlit. „Podivné chování“ dynamických soustav, projektovaných jako soustavy statické a navíc bez vyřešení přenosové schopnosti a výkonové regulace, však ničím podivným není. Je jen důkazem, že otopná tělesa nejsou „kamna“ a otopná soustava není „cirkulačním vodovodem“, kde stačí řešit pouze oběh vody v trubkách a vše ostatní lze jen předpokládat.

Už jste viděli nějaký jiný obor, kde by se předpoklady lišily od fyzikální reality jako zde v GRAFU 1? Už jste se v letectví, ve strojírenství, v medicíně nebo v jakémkoliv jiném oboru setkali s tím, že by různí „diskutéři, trollové a diletanti“ s tak bohorovnou namyšleností veřejně okřikovali odborníky, jako ve vytápění? To všechno je způsobeno tím, že vytápění je náročný obor, který by bez extrémního zjednodušení nemohl být v minulém století vůbec řešen. Musely být zavedeny předpoklady, aby se vytápění bez počítačů mohlo projektovat aspoň nějak. V ČR, v EU, ani jinde ve světě, nemohou kvalitní odborníci za to, že extrémně zjednodušené výpočty oboru vytápění, pracují s pouhými předpoklady, které neodpovídají fyzikální realitě.

Klasické návrhové výpočty, na základě kterých se soustava projektuje, se vztahují k tzv. „výpočtovému stavu“ soustavy. Při něm se počítá současná činnost všech otopných těles (provozní stav 1) a jak se soustava bude chovat při různých provozních stavech, projektant při klasickém výpočtu vůbec neví. Všimněte si, že to neví ani projektant po výpočtech, ale „diskutéři, trollové a diletanti“ to „vědí“ bez jakýchkoliv výpočtů hned. … Dokonce to „vědí“ tak skálopevně, že se za své naivní představy a pouhé předpoklady bijí do krve, veřejně se tím zesměšňují a klamou všechny ostatní.

V GRAFU 1 je klasické projektování nejblíže fyzikální realitě právě ve výpočtovém stavu soustavy (při provozním stavu 1) a při uměle vyvolaných změnách průtoků (ve znázorněných provozních stavech) se fyzikální realitě stále vzdaluje. Klasické projektování neumožňuje různé provozní stavy vytápění propočítat, protože pracuje pouze s předpokládanými a navíc konstantně uvažovanými parametry, které se však nikde nevyskytují a při různých provozních stavech soustavy se silně mění. Při klasickém projektování oboru nelze vůbec určit, jaký vliv na funkci a ekonomiku vytápění různé provozní stavy mají. Nelze proto vůbec určit, jaký vliv na soustavu kroucení s hlavicemi má. Při neznalosti tohoto vlivu se do „pravidel pro vytápění“ nemohla dostat elementární podmínka, že otopné soustavy nesmějí být provozovány mimo projektovaný provozní stav. Přitom je to právě soulad správného výpočtového a provozního stavu soustavy, který určuje správnou funkci a ekonomiku vytápění.

Ani nejpečlivěji klasicky projektovaná soustava nemůže správně fungovat, pokud je provozována mimo projektovaný provozní stav, který navíc nezohledňuje závislost průtoků vody na teplotách, čímž se dynamické soustavy zásadně liší od soustav statických. Smyslem regulace ústředního vytápění je udržení vnitřní teploty při měnících se vnějších podmínkách a z toho vyplývající úspora tepla, nikoliv změna počátečních podmínek, od kterých se má regulace odvíjet. Změnou počátečních podmínek regulace se nic nereguluje a teplo se tím nespoří. Změnou počátečních podmínek se pouze mění výchozí nastavení regulačního procesu a soustava se tím dostává do konfliktu výkonových charakteristik instalovaného zařízení s projektovanou tepelnou pohodou (nemůže správně a úsporně fungovat).

Shrnutí

Otopná soustava s danými otopnými plochami a průměry potrubí, zajistit správné a úsporné vytápění v libovolných provozních stavech nedokáže ani v případě, že by migrace tepla mezi byty byla nulová a tepelné odpory vnitřních stavebních konstrukcí by byly nekonečně veliké. Každá změna projektovaného nastavení regulačních prvků změní tlakové i teplotní parametry v celé soustavě a degraduje požadovaný rovnovážný stav mezi ekonomickou výrobou a spotřebou tepelné energie.

Soustavy ústředního vytápění musíme projektovat s reálnými a nikoliv s předpokládanými parametry a výkonovými charakteristikami. Vypočtené a seřízené nastavení jednotlivých prvků je při provozu soustav nutné dodržovat a ne libovolně měnit. Aby soustava před zateplením i po zateplení objektu mohla správně a úsporně fungovat, musí být pro požadované tepelné výkony správně určen základní provozní stav 1, soustava musí být správně vyvážena hydraulicky i termicky a se správným nastavením prvků musí být také provozována.

Většina projektantů chce vytápění řešit kvalitně, a proto požadují výpočtový aparát, který není založen na pouhých předpokladech, ale počítá vytápění skutečné. Těchto odborníků je potřebné si vážit a jejich snahu podporovat. 43 let po prvních výpočtech TH jim proto nabízíme odbornou a technickou pomoc.