Regulace malých otopných soustav s kotli (nejen) na pevná paliva (I)

Myslím, že malé poohlédnutí do historie a vývoje regulačních prvků menších otopných systémů neuškodí.

Původní systémy ústředního vytápění pracovaly se samotížným oběhem otopné vody. Správná funkce takových systémů byla podmíněna přesným výpočtem jednotlivých částí - tepelných ztrát, velikosti otopných těles, potrubních rozvodů, připojovacích armatur včetně jejich předregulačních nastavení. Samozřejmostí byla i přesná montáž a nastavení podle projektových podkladů. Regulace teploty vytápěných prostor spočívala v udržování teploty výstupní vody z kotle, jejíž hodnota byla obsluhou kotle ručně nastavena podle tabulkových hodnot - v závislosti na venkovní teplotě (např. -15°C/90°C, -10°C/80°C, -5°C/70°C, 0°C/60°C, +5°C/50°C ... atd). Nutno podotknout, že voda ve správně navrženém a provedeném samotížném systému začala obíhat při teplotě okolo 40°C, tzn. minimální počáteční teplota na přívodu k otopným tělesům byla 40°C (+/-). Požadovaná nastavená výstupní teplota z kotle byla regulována povětšinou tzv. přímočinným regulátorem tahu (Samson, Mertik), který ovládal - podle nastavené teploty - přivírání a otevírání klapky přívodu spalovacího vzduchu do kotle. Takovým způsobem se daly s dostatečně velikou přesností regulovat především speciální litinové kotle na spalování koksu. Problematičtější již byla regulace spalování uhlí v ocelových kotlích. V těchto případech musela být ručně regulována i vsázka paliva, tedy při vyšších venkovních teplotách měně paliva (uhlí), při nižších teplotách více paliva. Pouze tak se dalo částečně zabránit nežádoucímu vývinu kouře z doutnajícího nespáleného paliva.

Se zaváděním nových technologií vytápění s olejovými a plynovými kotli byly zaváděny i nové způsoby oběhu otopné vody - pomocí čerpadel. Dimenze potrubí a armatur začaly být menší, začal se měnit i způsob regulace. Požadovaná teplota výstupní vody z kotle byla nastavována na termostatu kotle, který ovládal zapínání a vypínání hořáku. Funkce oběhového čerpadla systému byla ovládána prostorovým termostatem, eventuálně spínacími hodinami.

Dalším stupněm zdokonalování regulace bylo regulování teploty otopné vody v závislosti na venkovní teplotě, známé též pod názvem ekvitermní regulace. Zjednodušeně řečeno: teplota otopné vody je regulována podle nastavené otopné křivky a to porovnáváním měřené venkovní teploty, teploty oběhové vody za směšovací armaturou a požadované teploty oběhové vody vypočtené regulátorem. Regulátor podle výsledku vyhodnocení dává pokyn pohonu směšovací armatury k jejímu otevírání nebo přivírání.

Popsány jsou tím pouze nejzákladnější funkce ekvitermního regulátoru, další varianty a aplikace jsou téměř neomezené, např. regulace teploty primární (kotlové) vody, omezení teploty vratné vody do kotle, možnost volby komfortní (denní) a útlumové (noční) teploty, vliv prostorového (pokojového) čidla, protimrazová ochrana, funkce ohřevu teplé vody ... atd. atd.

Vývojem a výrobou regulátorů se zabývaly vysoce specializované firmy, např. Honeywell, Sauter, Landis&Gyr, Centra, Danfoss, Elesta ..., jejichž výrobky byly univerzálně použitelné v libovolných systémech, bez ohledu na výrobce kotle. Jejich správné určení a výběr bylo věcí projektanta a montážní firmy, kteří se mohli vždy bez obav opírat o dlouholeté zkušenosti a poradu těchto specializovaných výrobců regulační techniky.

S postupem času začali výrobci kotlů a další topenářské techniky přebírat iniciativu ve výrobě a vývoji vlastních řídících jednotek a jejich integraci do jimi vyráběných zařízení. Podle mého názoru a zkušeností nebyl tento směr vývoje právě nejšťastnější - díky nedostatku zkušených specialistů se totiž ne vždy výrobci takového zařízení podařilo vývoj dotáhnout do konce. Výsledkem toho byla neustále se rozšiřující "vylepšení", která maskovala chybný vývoj, a která vedla nejenom k funkční nejistotě, ale současně i nepřehlednosti trhu.

Jsem přesvědčen, že i nadále platí jako ideální případ = spolupráce externího regulátoru s přesně definovanými provozními stavy s kotlem s (pokud možno) přesně definovatelnými stavy spalovacího procesu.

Jak takový systém navrhnout?
Nutno vždy vycházet z přání a možností provozovatele, tzn. projektant musí respektovat přání a v neposlední řadě možnosti zákazníka. V této počáteční fázi má projektant (realizační firma) i velmi důležitou poradenskou funkci - měl by se zákazníkem probrat všechny možnosti, všechna pro a proti z krátkodobého i dlouhodobého pohledu. Značně rozdílné představy a možnosti vytápění jsou ve městech a na vesnicích. Jak topit, čím topit, jaký bude vývoj cen a dostupnosti palivových zdrojů? Jiný pohled má mladý člověk se "zapáleností" pro ochranu ovzduší a moderní výrobky, jiný pohled má starší člověk s určitými životními zkušenostmi (i zdravotními).

V každém případě je nutno nepokoušet se systém navrhovat sám, tzv. "do-it-yourself" (udělej si sám), jako tomu bylo dříve a bohužel v mnoha případech i nadále přetrvává. Nefunkčnost, bezpečnostní rizika, rozčarování nad nepodařeným dílem, ošidná "úspora" - to je pouze několik hesel, která mnozí neodborníci samostavitelé dobře znají.