Ukázkový příklad rozvrácené regulace
Potřeb nastavení individuálních podmínek je v rozporu s funkčními principy ústředního vytápění a vznikla z jejich neznalosti. V žádné technické literatuře ani v normách nenajdete, že ústřední vytápění může správně fungovat při uživatelem volených vnitřních teplotách.
Máme chladný zimní pracovní den, byt v bytovém domě je vytápěn podle úředních doporučení, což znamená, že automatické kombinované výkonové regulaci je zde nadřazena individuální manuální regulace prováděná obyvateli bytu, to vše motivováno snahou ušetřit teplo. Vnitřní teplota v námi sledované místnosti – v obývacím pokoji s jídelním koutem s okny orientovanými na jih – by dle projektu vytápění měla být 21 °C, nicméně její úroveň se v průběhu dne mění v závislosti na zásazích obyvatel do provozu otopné soustavy. Základní funkce regulační techniky, tedy schopnost udržovat vnitřní teplotu na projektem určené hladině, je víceméně ochromena. Důsledky si ukážeme na sledu následujících událostí:
Obrázek 1 – informace z návodu na obsluhu termostatické hlavice
Fáze 1 – Ráno. Svítá, venkovní teplota je −3 °C, uvnitř místnosti není nikdo přítomen, rodiče odešli do práce, děti do školy, neběží žádné domácí spotřebiče kromě ledničky, při odchodu z bytu obyvatelé částečně nebo zcela uzavřeli ventily na radiátorech, vnitřní teplota vlivem nedostatečného výkonu otopné soustavy postupně klesá na zhruba 18 °C. Přestože ekvitermní regulace zajistila odpovídající teplotu topné vody, manuálním zásahem zrušíme projektem stanovený regulační rozsah vnitřní teploty (21 až 23 °C). Většina lidí si naivně myslí, že když výrobce v návodu na obsluhu uvádí konkrétní teploty pro konkrétní stupně nastavení hlavice, viz obrázek 1, že tomu tak ve skutečnosti opravdu bude. To by ale znamenalo, že hlavice umí rozpoznat konkrétní teplotu uvnitř místnosti a umí zajistit patřičný výkon otopné soustavy odpovídající rozdílu vnitřní a venkovní teploty. A jaká je pravda? Neumí ani jedno, ani druhé. Účelem hlavice je totiž úplně něco jiného – v reakci na zvyšování vnitřní teploty od projektem určené hodnoty postupně přivírat průtok ventilem až do jeho úplného uzavření při nárůstu teploty o 2 °C. Řídit se uvedeným návodem výrobce znamená mimo jiné riskovat, že v období s extrémně nízkými venkovními teplotami nám po otočení hlavice na jedničku klesne vnitřní teplota klidně i pod 10 °C!
Fáze 2 – Dopoledne. Venku je téměř jasno, teplota vystoupila na 0 °C, uvnitř stále není nikdo přítomen a neběží žádné spotřebiče, do oken obýváku začíná svítit slunce, díky čemuž stoupá vnitřní teplota lehce nad 18 °C. Ačkoliv uživatelé radiátory prakticky vypnuli, místnost nikdy nevychladne na teplotu vnějšího prostředí. Důvodem jsou tepelné zisky (sluneční záření v této fázi) a teplo přicházející přes vnitřní dělící konstrukce (příčky, strop) od sousedů, kteří vytápějí na projektovanou teplotu. U majitelů bytů situovaných v chráněné poloze v rámci domu, kde teplota poklesne i po úplném vypnutí radiátorů minimálně, to může vyvolat dojem, že otopnou soustavu ani nepotřebují a mnozí z nich mají dokonce tu drzost, že požadují snížení plateb za vytápění. To, že jsou to jejich sousedé, kdo jim zajišťuje tento komfort, jim buďto nedochází, anebo tuto skutečnost ignorují.
Fáze 3 – Brzké odpoledne. Udělal se krásný slunečný den, venku jsou 2 °C, domů se vrátily děti, podle instrukcí rodičů otevřely ventily na radiátorech, aby jim doma nebyla zima, hrají si a dělají věci do školy, pustily si PC a další spotřebiče, do oken vydatně svítí slunce, vnitřní teplota utěšeně stoupá, a to výrazně přes hranici 23 °C, protože plně otevřené ventily ztratily schopnost na nadlimitní teplotu reagovat omezením výkonu otopné soustavy. Je známou věcí, že člověk pocítí spíš nepohodu v důsledku snížené teploty, než z důvodu zvýšené teploty. Na přetápění jsme zkrátka méně citliví. Jak ale potom chceme šetřit teplo, když jedinou cestou k úspěchu je odstranění přetápění? Jedině tak, že tento úkol svěříme regulační technice, která nejenže disponuje citlivostí na změny teploty, o které se člověku může jen zdát, navíc pracuje automaticky a nepřetržitě.
Fáze 4 – Pozdní odpoledne. Venku se zešeřilo, teplota se stále drží na 2 °C, domů se vracejí i rodiče, šero způsobilo, že je uvnitř potřeba začít svítit, zatímco vliv slunce na vnitřní teplotu pominul, maximální aktivitu vykazují přítomné osoby. Na vyšší vnitřní teplotu reagují dílčím přivřením ventilů ze stupně 5 na stupeň 4, důsledkem čehož začne vnitřní teplota pozvolna klesat. Dospělí na rozdíl od dětí tuší, kolik teplo stojí, proto jsou obezřetnější a mají snahu vnitřní teplotu hlídat. Přes veškerou snahu je ale jejich efektivita prachbídná. Argumentem proti automatické regulaci bývá údajná potřeba nastavení individuálních podmínek, na což má člověk podle zastánců této teorie nezadatelné právo. Samozřejmě, že se jedná o mýtus, ale i kdyby se tento požadavek podařilo do vyhlášek prosadit, vysvětlí mi někdo, jak se zajišťují individuální teploty pro jednotlivé členy vícečetné rodiny nacházející se ve stejný čas v jednom obýváku? Všichni, kdož si tuto otázku kladli, nakonec nevyhnutelně došli k odpovědi, že nijak, řešit se to dá jedině mírou oblečení.
Fáze 5 – Večer. Venku je tma a teplota tam klesá na 0 °C, Matka vaří večeři, děti sledují televizi, otec odpočívá, na úroveň vnitřní teploty (stále ještě kolem 23 °C) mají v této fázi největší vliv domácí spotřebiče. Hlavice jsou stále nastaveny na čtyřku. Navzdory upřímné snaze šetřit, obyvatelé bytu právě teplem plýtvají. Pokaždé, když teplota v místnosti přesáhne 23 °C, tak od tohoto okamžiku běží otopná soustava naprosto zbytečně. Smyslem zvyšování energetické účinnosti není omezovat vnitřní teplotu v době nepřítomnosti, jak se nám snaží někteří rozumbradové namluvit, ale zajišťovat stanovenou vnitřní teplotu za pomoci co nejmenší dodávky tepla z otopné soustavy. Jinými slovy využít toho, že člověk vydává teplo, při vaření vzniká teplo, při svícení vzniká teplo, atd. Nakupovat v tento okamžik teplo od teplárny je proto zbytečným přepychem.
Fáze 6 – Pozdní večer. Teplota venku klesla na −2 °C, děti už spí, rodiče se připravují ke spánku a přivírají ventily na radiátorech za účelem nočního útlumu, počet spuštěných vnitřních spotřebičů a světelných zdrojů postupně ubývá. S klesající aktivitou a výkonem těles klesá i vnitřní teplota. Noční útlum má dva typy zastánců. Jedni tvrdí, že snížení teploty mezi desátou hodinou večerní a šestou ranní přináší ohromné úspory tepla. To může platit pouze při akceptování snížení vnitřního komfortu. Jestliže totiž máme od šesté ranní mít vyhláškou garantovanou vnitřní teplotu, znamená to, že dodavatel musí s dostatečným předstihem navýšit výkon natolik, aby stihl dohnat to, co v předchozích hodinách ztratil. Takže buďto se neplní vyhláška, nebo nula od nuly pojde. Druzí se odvolávají na údajné doporučení lékařů, že se má spát při teplotě 18 °C. Budu vděčný každému, kdo mi pošle odkaz na jakoukoli odbornou studii, která by k tomuto závěru došla. Přikláním se spíš k variantě, že jde o další mýtus. A pokud někdo na 18 °C ke spánku trvá, co mají potom lidi dělat v létě během tropických nocí, nebo v tropickém klimatickém pásmu? A nechoďte na mě prosím s klimatizací, tu zná jen posledních pár generací a dovolit si ji také nemůže každý.
Fáze 7 – Noc. Teplota venku se ustálila na −3 °C, celá rodina spí, neběží žádné domácí spotřebiče. Vliv tepelných zisků je minimální, výkon otopné soustavy omezený, vnitřní teplota postupně klesá pod 20 °C. Kolikrát se stane, že během noci vydávají stoupačky zvuky, jako kdyby se měly každou chvíli roztrhnout. Nejde o žádnou záhadu. To se jen ocelové potrubí ohřáté během dne na 70 až 90 °C po vychladnutí na teplotu okolí (20 °C) v důsledku nočního útlumu smršťuje. Zkuste si schválně spočítat, o kolik se každou noc zkrátí a ráno zase natáhne více než 20 metrů dlouhá stoupačka v osmipodlažním paneláku. A schválně, kolik asi takových cyklů snese, než nastane únava materiálu? Takže nejen hluk, ale i zkrácení životnosti otopné soustavy jsou daní nočním útlumům.
Fáze 8 – Časné ráno. Venku je ještě tma, teplota −3 °C, rodina vstává a připravuje se do práce a do školy, na vychladlé vnitřní prostředí reaguje plným otevřením ventilů, vaří se snídaně, svítí většina světel, běží některé domácí spotřebiče. Zvýšený provoz a maximální výkon otopné soustavy má za následek výrazné zvýšení vnitřní teploty na zhruba 22 °C. Představa, že čím více ventil otevřu, tím více tepla získám, naráží na limity otopného tělesa. U něj nehledejme lineární závislost mezi průtokem a topným výkonem. Neexistuje. Ve skutečnosti se dvojnásobným průtokem zvýší výkon o zhruba 12 %, podle typu tělesa. Z těchto čísel je zřejmé, že při nadměrném průtoku velké množství tepla tělesem pouze proteče, aniž by bylo účelně využito. To samozřejmě nemá s efektivitou vytápění nic co do činění. Nehledě na to, že jinde zase musí voda z takto vytvořeného zkratu chybět.
Cyklus se uzavírá, následuje opět fáze 1, ovšem v modifikované podobě. Do systému totiž vstupuje tolik proměnných, že je vyloučeno, aby jakékoliv dva dny mohly mít, co se průběhu tepelné bilance týče, identický průběh.
Rekapitulace
Pojďme se podívat v čem je tento příklad odlišný od toho předchozího. Teplotní rozdíl mezi vnitřní a vnější teplotou se sice během popsaného cyklu také neustále měnil, ale tentokrát s výraznějšími výkyvy. Vývoj venkovní teploty zůstal pochopitelně shodný, od −3 po +2 °C a zpět, ale rozptyl vnitřních teplot se oproti předchozí variantě zvýšil trojnásobně (původně 21 až 23 °C, nyní 18 až 24 °C), protože jednou jsme teplotu, navzdory požadavkům projektu, příliš snížili a podruhé jí v důsledku faktické likvidace správné funkce regulačních ventilů umožnili vystoupat příliš vysoko.
Jestliže jsme si v předchozím případě pochvalovali, jak regulační technika účinně zapojuje tepelné zisky do tepelné bilance vytápěných prostor, tak nyní můžeme na tento efekt zcela zapomenout! Výkon otopné soustavy již není řízen pouze prvky automatické regulace, do řízení byl zapojen i lidský faktor, a to bez ohledu na to, že se při nejlepší vůli nikdy nemůže technice vyrovnat.
To ovšem znamená, že nejenže ztrácíme garanci projektem stanovené vnitřní teploty, ale především kontrolu nad dokonalým zapojováním tepelných zisků do vytápění, tedy té složky energetických příjmů, které jsou fakticky zadarmo. A když tepelné zisky plně nevyužijeme, musíme chybějící teplo nakoupit. Možné výsledky tohoto přístupu jsou proto jenom dva:
- buďto nám tu a tam klesne teplotní komfort pod projektem garantovanou úroveň,
- nebo k trvalému zajištění uvedeného teplotního komfortu musíme nakoupit více tepla
A co slibované úspory? Ty jsou samozřejmě chimérou, protože v prvním případě sice platíme méně, ale za horší zboží, a ve druhém případě platíme prokazatelně více. A pokud se na celou věc přestaneme dívat zúženým pohledem a zohledníme existující vazby mezi jednotlivými byty celého domu (prostup tepla přes vnitřní konstrukce, sdílení jednotné distribuční soustavy ústředního vytápění), zjistíme, že celková spotřeba tepla ani v jednom případě neklesne, pouze se bude přelévat z jednoho bytu do druhého. Takže úspěch jednoho se stává prohrou druhého. To asi nebylo cílem, že?
On je totiž nebetyčný rozdíl mezi lokálním a ústředním vytápěním. Při lokálním vytápění je místnost vybavena současně spotřebičem i zdrojem tepla, jehož výkon lze lokálně přizpůsobit měnícím se požadavkům. Ale soustava ústředního vytápění žádný lokální zdroj tepla nemá a pracuje pouze se zbytkovým teplem, jehož hodnotu prakticky nelze lokálně zvýšit. Při plném otevření hlavic výkon stoupne cca o 12 %, ale současně tím vznikne zkratový průtok poškozující funkci ostatních otopných těles v soustavě. „Potřeba nastavení individuálních podmínek“ je proto v rozporu s funkčními principy ústředního vytápění a vznikla z jejich neznalosti. V žádné technické literatuře ani v normách nenajdete, že ústřední vytápění může správně fungovat při uživatelem volených vnitřních teplotách.
Co je nám platné, že vyhláška č. 194/2007 Sb. novelizovaná vyhláškou č. 237/2014 Sb., kterou se stanovují mimo jiné pravidla pro vytápění, obsahuje požadavek: „aby dosažené průměrné teploty vnitřního vzduchu zajišťovaly výpočtové teploty vnitřního vzduchu stanovené projektem budovy“ (§ 2, odst. 6), když se o pár řádků níže připouští teplotní útlum, jehož realizace předchozí požadavek do určité míry vylučuje (§ 2, odst. 9).
Co je nám platné, že máme povinnost vybavit otopné soustavy objektů kombinovanou výkonovou regulací (§ 6, odst. 1), když se na jiném místě zavádí povinnost instalovat zařízení, jejichž smyslem je stresovat obyvatele a nutit je zasahovat do funkce automatické regulace, čímž se její přínos fakticky snižuje (§ 7a).
Takováto legislativní schizofrenie nemůže přinést nic pozitivního.
This statement must be taken with a reserve. Sometimes no matter how much we want and it's not any good, because the challenge that we face, we could not master. Or perhaps do you know about a person who flew on using strenuous waving hands and flew away?
