Musíte často doplňovat vodu do otopné soustavy? Chyba může být v pojistném ventilu

Potřeba častěji než max. jednou ročně doplňovat vodu do otopné soustavy, ať již s kotlem nebo tepelným čerpadlem signalizuje, že něco není v pořádku. Obvykle se soudí, že ve spojích trubek, napojení ventilů, kohoutů atp. jsou drobné netěsnosti, kterými otopná voda uniká. Nebo se závada hledá na straně expanzní nádoby, která může být nedostatečně velká nebo nesprávně natlakovaná. Příčina úniku vody však může být i jinde. A to v nevhodné vazbě mezi vlastnostmi pojistného ventilu a skutečnými tlaky, které se v soustavě vyskytují.

Obr. Příklad pojistného ventilu pro otopné soustavy (SYR)

Pojistný ventil je charakterizován více parametry a všechny z nich musí odpovídat účelu, pro který je pojistný ventil do otopné soustavy vložen. Jedním z parametrů je tlak, při kterém se pojistný ventil začne otevírat a druhým je tlak, při kterém se ventil naopak zcela uzavře.

Nevhodně zvolený ventil, respektive ventil s nevhodně nízkým uzavíracím tlakem, může být příčinou úniků otopné vody a souvisejících škod. V kotelnách odpovídajících osvědčeným technickým standardům se pro doplnění používá upravená voda odpovídající požadavkům kladeným na její kyselost-alkalitu, obsah minerálů, plynů. V ostatních otopných soustavách a zejména v domácnostech se zcela běžně do soustavy doplňuje voda pitná, která obsahuje nejen vzduch, ale i dezinfekční chlor, někdy má i vysoký obsah minerálů, je tvrdá. Zanedbaná péče o otopnou vodu vede postupnému zhoršování vlastností potrubí, všech tepelných výměníků (nejsou jen v kotlech, jsou i v tepelných čerpadlech) a samozřejmě i armatur včetně pojistných ventilů.

Proto v konečném součtu negativ nejde jen o cenu doplňované vody, ale i o zkrácenou životnost zpravidla těch nejdražších prvků otopných soustav.

Kdy se mění podmínky pro pojistný ventil?

V projektu dobře zvolený pojistný ventil se může i po menších změnách provozních parametrů otopné soustavy dostat mimo své předpokládané provozní pásmo.

Například někteří majitelé domů své rostoucí životní náklady řeší tím, že dříve nevyužívané podkrovní prostory zateplí, změní na ateliéry s cílem je pronajmout. Vytápění řeší odbočkou ze stávající soustavy, protože obvykle stačí doplnit jen jedno nebo dvě otopná tělesa. Souvisí s tím však zvýšení hydrostatického tlaku v otopné soustavě.

Nebo se místo kotle instaluje tepelné čerpadlo, které však vyžaduje minimálně dvojnásobný průtok otopné vody ve srovnání s kotlem. Protože se nezměnila potrubí, otopná tělesa, armatury, musí se pro zvýšení průtoku zvýšit výkon čerpadla, a tedy i tlak a to se může projevit na pracovních podmínkách pojistného ventilu.

O vlastnostech pojistných ventilů velmi hezky píše Ing. Vladimír Valenta. Jeden z významných topenářů, kteří stáli za rychlou proměnou československé „socialistické topenařiny“ před rokem 1989 na topenařinu moderní. A to v článku Vlastnosti pojistných ventilů používaných v topenářství.

Pojistný ventil s obvyklou konstrukcí, která je založena na využití pružiny, jejíž sílu musí překonat tlak z otopné soustavy působící na membránu ve ventilu, se plně neotevře hned a najednou při jednom určitém tlaku. Stejně tak se tento ventil neuzavře hned a najednou při jednom určitém tlaku. To je dáno vlastnostmi použitých konstrukčních materiálů.

Obr. Příklad charakteristiky pojistného ventilu (Copy: autor)

V obrázku je na vodorovné ose tlak otopné vody v soustavě. Zleva od nulového tlaku, pokud by soustava byla prázdná. Jak se soustava plní otopnou vodou, tlak roste až do dosažení jmenovitého, nominálního tlaku P_n. Při normálním provozu se skutečný tlak otopné vody v místě pojistného ventilu pohybuje v okolí nominálního tlaku.

Pokud se tlak v soustavě začne zvyšovat nad nominální tlak P_n, v grafu se pohybujeme po vodorovné ose doprava, dostaneme se až k tlaku označenému jako P_o , otevírací. To je tlak, při kterém se pojistný ventil začne otevírat. Jak je naznačeno červenou křivkou, pokud tlak dál roste, postupně se od sedla ventilu zdvihá těsnicí kuželka a ventil začíná propouštět otopnou vodu ze soustavy ven. Plně se ventil otevře při tlaku P_max , tj. bod R, kdy je dosažen nejvyšší zdvih kuželky a nejvyšší možný průtok vody ventilem.

V souvislosti s odpouštěním otopné vody částečně nebo zcela otevřeným pojistným ventilem začne tlak v soustavě klesat. Jak je naznačeno modrou křivkou, ventil však po určité rozmezí tlaků zůstává téměř plně otevřený. Až po větším poklesu se začne uzavírat a plně se uzavře při uzavíracím tlaku P_u. Uzavírací tlak je menší než tlak otevírací.

Je zřejmé, že existuje určité rozmezí mezi otevíracím a uzavíracím tlakem, v grafu vyznačeno oranžovou křivkou. Pokud se pojistný ventil z nejrůznějších příčin bude během provozu pohybovat v této tlakové oblasti, ventil se nemusí zcela uzavřít. Do tohoto stavu se ventil může dostat například tím, že se úpravou otopné soustavy zvýší provozní tlak nad původně navržený nominální tlak P_n. Byť otevírací tlak Po ventilu nebude trvale překročen, může docházet k častějším nežádoucím únikům otopné vody ventilem, pokud tlak nepoklesne pod uzavírací. A když v soustavě není optimální otopná voda, podtékání ventilu se záhy projeví zanesením jeho těsnicích povrchů vodním kamenem, nečistotami a takový ventil již nebude těsný.

Ověřte si uzavírací tlak

Aby nedocházelo k nežádoucímu úniku otopné vody, je třeba si při jakýchkoliv úpravách otopných soustav všímat u pojistných ventilů nejen jejich otevíracího tlaku, který výrobci u nich běžně uvádí, ale i tlaku uzavíracího.

Pro malé otopné soustavy se zpravidla jedná o pojistné ventily s otevíracím tlakem 2,5 nebo 3,0 bar. Tzv. zaručený uzavírací tlak těchto ventilů, jak píše Vladimír Valenta, je o 20 % nižší. Tzn. že pro ventil s otevíracím tlakem 2,5 bar je to tlak 2,0 bar a pro ventil 3barový je to tlak 2,4 bar.

Příklad možných tlakových změn je uveden například v článku Kdy lze vyměnit kotel za tepelné čerpadlo. Část 1/4. Parametry oběhového čerpadla.

Přečtěte si také Kdy lze vyměnit kotel za tepelné čerpadlo. Část 1/4. Parametry oběhového čerpadla Přečíst článek

Obr. Souvislost průtočného množství Q a dopravní, čerpací výšky H při základní charakteristice oběhového čerpadla se stupňovitým řízením jeho výkonu 40 až 100 %

V článku se počítá s růstem oběhového množství otopné vody na 2,5násobek. K tomu je nutné zvětšit výkon čerpadla, tzn. dopravní, čerpací výšku, tlak na přibližně desetinásobek, viz porovnání pracovních bodů A a B na obrázku.

Takové zvýšení tlaku se může významně dotknout provozních podmínek pojistného ventilu. Pokud nový stav nebude odborně posouzen a řešen, může být příčinou úniku otopné vody a v jeho důsledku dnes již zpravidla plně automatického dopouštění vody, která může narušit spolehlivý chod soustavy i zdroje tepla.

Ke změně tlaku zcela jistě dojde při rozšíření otopné soustavy na vyšší podlaží. Vzhledem ke konstrukční výšce podlaží může jít o cca 0,3 a ve starších domech i 0,4 bar.

Náprava není drahá

Ceny běžných pojistných ventilů do otopných soustav s tepelným výkonem do cca 50 kW stojí něco mezi cca 300 až 600 Kč. Většina výrobců nabízí ventily v typizovaných tlakových řadách, ze kterých lze vybrat ten správný. Vyměnit pojistný ventil je pro šikovného instalatéra záležitost na pár minut. Tedy pokud ventil není někde schován, ale to by byla hrubá instalační chyba. Neboť pojistný ventil má být lehce přístupný pro občasné ověření jeho funkce rychlým otočením ovládacího kolečka.