Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Projekt vytápění – výkonová regulace nově

Vytápění se liší od cirkulačního vodovodu vyřešením přenosové schopnosti sítí a vyřešením výkonové regulace. Článek se zabývá regulací tepelného výkonu a pomáhá rozlišit účel i význam služeb, nabízených v tržním prostředí.

Rozdíl mezi vyregulováním soustavy a výkonovou regulací

Hydraulické „vyregulování“ na patách stoupacích větví, nebo na vstupu z vnější sítě, zajišťuje rovnováhu hydraulických odporů a diferenčních tlaků ve výpočtovém stavu soustavy, při průtoku vody 100 %. Místo „hydraulické vyregulování“ bychom měli důsledně říkat vyvážení. Nic se přitom totiž nereguluje, spořit teplo se prostou rovnováhou tlaků a odporů nedá a nálepky typu „úspory tepla hydraulickým vyregulováním soustavy“ jsou jen klamavou reklamou. Žádný regulační proces se tímto „vyregulováním“ neřeší.

Prostou rovnováhou tlaků a odporů se zajišťují pouze požadované průtoky. U statického vyvážení při konstantním tlaku a u dynamického vyvážení při proměnném diferenčním tlaku, ale v obou případech závislé jen na hydraulických poměrech. O vlastním teple (natož pak o jeho úsporách) nemůže být při „hydraulickém vyregulování“ ani řeč a firma takovou inzercí bohužel křičí do světa, že vlastně neví, co dělá.

Požadované průtoky musejí být správné, ale při klasickém projektování nejsou a vyvážení je chybné

Vyvážením se hydraulické poměry stabilizují. Průtoky proto musejí garantovat přenos tepla a iniciovat správný zdvih kuželek TRV tepelným působením vlastní otopné soustavy, což v „klasice“ řešeno není.

Teplo nespoří hydraulické vyvažování, teplo spoří výkonová regulace

Znamená funkční přiřazení řízených veličin (průtoků nebo teplot vody) k řídicím veličinám (vnější nebo vnitřní teplotě). Skládá se proto ze dvou složek. Kvantitativní s řízenými průtoky v závislosti na vnitřní teplotě a kvalitativní (ekvitermní) s řízenými teplotami vody v závislosti na definované (většinou vnější) teplotě. Žádná z obou složek sama o sobě požadavky oboru vytápění splnit nedokáže, a proto se ve vytápění používá výkonová regulace kombinovaná, s oběma složkami. Důvod je jednoduchý – aby při konstantní teplotě vody mohlo být dosaženo výkonu cca 25 %, musel by průtok ve stávajících průměrech potrubí klesnout pod 15 %, a to už by voda vychladla dříve, než by potrubím dorazila ke spotřebičům.

Regulovat lze jen tak, jak to přestupem tepla do místnosti dovolí otopná tělesa

Výkonová regulace je limitována vlastnostmi instalovaných prvků soustavy a vlastnostmi stavebního objektu, proto se v každé místnosti projeví jinak. Vnitřní teplota vytápěného prostoru je výslednicí sdílení tepla mezi tepelným zdrojem, distribuční sítí, otopnou soustavou a vnějším i vnitřním prostředím. Aby to nebylo „tak jednoduché“, vše je navíc ovlivněno tepelnou setrvačností stavby i celého otopného systému, okamžitou intenzitou větrání, okamžitým působením vnějších i vnitřních tepelných zisků atd. Naměřená vnitřní teplota místnosti proto o funkci vlastní otopné soustavy nevypovídá téměř nic.

MODELOVÁNÍ AT291-4 PROFI záznam výstupních dat teplotních stavů místnosti

Obr. 1 – Vnitřní teplota místnosti tv v závislosti na průtoku, při vstupní teplotě vody tp = 75 °C konst. a při nulových tepelných ziscích. Při otopné ploše 4,558 m² zde lze průtokem regulovat výkon 46,5 % až 100 %. Regulace musí být kombinovaná, a nikoliv pouze kvantitativní, protože při průtoku 20 % (výkonu 46,5 %) by voda v potrubí, dimenzovaném na průtok 100 %, nadměrně vychladla. Nad 100 % regulovat nelze, protože by byl snížen průtok ostatními tělesy. Odborně doporučovaná uživatelská volba tv (22,48 °C) je tedy porušením správné funkce soustavy a navíc likvidací úsporné funkce TRV (do instalace TRV investováno zbytečně).
Obr. 1 – Vnitřní teplota místnosti tv v závislosti na průtoku, při vstupní teplotě vody tp = 75 °C konst. a při nulových tepelných ziscích. Při otopné ploše 4,558 m2 zde lze průtokem regulovat výkon 46,5 % až 100 %. Regulace musí být kombinovaná, a nikoliv pouze kvantitativní, protože při průtoku 20 % (výkonu 46,5 %) by voda v potrubí, dimenzovaném na průtok 100 %, nadměrně vychladla. Nad 100 % regulovat nelze, protože by byl snížen průtok ostatními tělesy. Odborně doporučovaná uživatelská volba tv (22,48 °C) je tedy porušením správné funkce soustavy a navíc likvidací úsporné funkce TRV (do instalace TRV investováno zbytečně).

Také u vás pobíhal odborník s teploměrem a kroutil kolečky? Je to šarlatánství…

V místnosti na obr. 1 bude při nulovém průtoku vody naměřena vnitřní teplota tv = 10,56 °C a neznamená to, že „soustava málo topí“. Ona totiž při této teplotě netopí vůbec, a kdyby tepelné zisky činily 1385,3 W, byla by naměřena teplota vnitřního vzduchu tv = 20,48 °C, což by neznamenalo, že „soustava topí správně“. Správný výpočtový průtok 59,5 kg.h−1 odpovídá celkovému výkonu 1385,3 W jen při nulových tepelných ziscích (bez sluníčka, vaření, koupání, elektrospotřebičů, dokonce i bez pobytu lidí, atd.) a to při měření neumíme zajistit.

Naměříme-li v této místnosti například 22,48 °C, může to znamenat buď průtok tělesem 500 % (!) nebo také průtok správný, s okamžitými tepelnými zisky v hodnotě 1731 − 1385,3 = 345,7 W (stačí zapnutý počítač a televize), nebo dokonce průtok žádný, se zisky 1731 W. Z naměřené teploty místnosti průtok odvozovat nelze a už vůbec ne určit, jak má být které „kolečko“ nastaveno.

Vztah mezi vnitřní teplotou místnosti, průtokem a tepelným výkonem, je navíc u každé místnosti jiný, a to už ani nehovoříme o tom, že platí pouze tehdy, když si váš soused nezvolí „individuální vnitřní teplotu“ podle doporučení odborníků, kteří si pletou tělesa ústředního vytápění s kamny. Nemluvíme také o tom, že průtok otopným tělesem 500 % by znamenal ztrátu průtoku vody v jiných tělesech připojených na stejnou stoupačku a měření při hydraulickém vyvažování na patě stoupačky to vůbec nemusí poznat, protože celkový průtok na patě stoupačky se změnit nemusí.

Vztahy mezi vnitřními teplotami místností, průtoky, tepelnými výkony otopných těles a teplotami vody, jsou přitom základem výkonové regulace vytápění, která jediná doopravdy spoří teplo. Vyřešení těchto vztahů v klasických projektech vytápění zásadně chybí, proto potřebujeme vybavit projektanty novými pracovními pomůckami a informacemi o souvislostech. Potřebujeme změnit „hydraulické myšlení“ a začít konečně pracovat s teplem, nikoliv jen s průtokem. Zvláště pak u dealerů, kteří přednášejí žákům průmyslových škol a pořádají celostátní konference o vodovodech, nazývaných „vytápěním“. Přednášet o regulaci a ukazovat funkční schémata, vyžaduje hluboké znalosti z oborů ÚT, HSV a M+R, které jim bohužel často chybí. Musíme přesně vědět co, proč a v jakém rozsahu budeme regulovat, jinak přednášíme nesmysly.

Think – tank nejsou jen slova

Zásobárna inovačních potenciálů a myšlenek, i v technice vyvrací mýty a GRAF 1 nás o tom přesvědčí. Požadavky na výkonovou regulaci místností nejsou v závislosti na vnější te stejné.

GRAF 1 Požadavky na tepelný výkon v závislosti na „te °C“ a na podílu vnitřních tep. ztrát QZn
GRAF 1 Požadavky na tepelný výkon v závislosti na te °C a na podílu vnitřních tep. ztrát QZn

Ve výpočtovém stavu soustavy (například při vnější teplotě te = −12 °C) je pro vytápění objektu požadován tepelný výkon 100 % (zde 100 000 W). Musí se vědět, jaký tepelný výkon má být do objektu přiveden při proměnné vnější teplotě, aby byla udržena požadovaná vnitřní teplota objektu. V objektu mohou být místnosti, které s vnějším prostředím nesousedí a jsou plně závislé na tepelných ztrátách vnitřními stavebními konstrukcemi (QZn = 100 %). Tyto místnosti potřebují stálý (neregulovaný) výkon v celém průběhu otopné sezóny. Protikladem jsou místnosti ze všech stran obklopené vnějším prostředním (volně plující ve vzduchu a proto nereálné, s hodnotou QZn = 0 %). Asi neuvěříte, ale právě pro tyto neexistující místnosti a objekty, volně plující ve vzduchu, je počítána a publikována většina otopových křivek v technické literatuře. Podle nich je pak na počátku a na konci otopné sezóny požadován jednotný tepelný výkon a to je samozřejmě špatně.

Téměř 20 let se řešila „záhada“, proč „v přechodových obdobích při vnějších teplotách blízkých počátku a ukončení otopné sezóny, soustavy málo topí“. Nevyřešila se, protože „hydraulické myšlení“ oboru vytápění o teple neví vůbec nic, a proto se zrodila podstatně dražší „inteligentní“ kvalitativní regulace se samoučící schopností, predikcí, atd. „Inteligentní“ regulace je schopna sama korigovat otopovou křivku, ale potřebuje zpětnou vazbu. Potřebuje „vědět“, že „právě zvolená otopová křivka je ta „pravá“. Takovým signálem je například vnitřní teplota referenční místnosti podle které se má objekt vytápět a bludný kruh pokračuje dál, protože při klasickém „hydraulickém“ projektování nikdo neví, která místnost to vlastně je.

Každá přímka v GRAFU 1 představuje požadavky na tepelný výkon konkrétní místnosti v objektu. Každá přímka je podkladem pro výpočet konkrétní otopové křivky a správných otopových křivek je tedy tolik, kolik je v objektu místností. Která místnost je tedy referenční?

„Think – tank“ a SW AT291-3-4 PROFI, obsahující nové „know – how“, nám realitu odhalí. Nejde o obyčejný software nebo o rychlou kalkulačku, která počítá jen „známé věci“. Počítá právě to, co dosud obor neřešil a v mnoha oblastech nás posune o celou generaci vpřed. Za pouhou desetinu skutečné ceny SW pronikneme do souvislostí a algoritmů, jejichž vývoj trval desítky let a znalosti získáme zdarma. Z tohoto hlediska jsou nové pomůcky revoluční a jejich cenu s klasickým SW vůbec porovnávat nelze. Publikovat a nabízet totéž „co dělají ostatní “, by přece nemělo žádný smysl a podezírat z toho nové pomůcky, by bylo bláhové.

Obr. 2 – tv = 20 °C QZn = 0 %  te = +15 °C tp = 34,86 °C tz = 32,00 °C Q = 143 W
Obr. 2 – tv = 20 °C QZn = 0 % te = +15 °C tp = 34,86 °C tz = 32,00 °C Q = 143 W
Obr. 3 – tv = 20,5 °C  QZn = 15 % te = +15 °C  tp = 45,77 °C tz = 40,14 °C Q = 282 W
Obr. 3 – tv = 20,5 °C QZn = 15 % te = +15 °C tp = 45,77 °C tz = 40,14 °C Q = 282 W

Obr. 1 až 3 a GRAF 1 ukazují, že výkonová regulace vytápění musí být kombinovaná a úsporné vytápění není v klasické „hydraulické“ podobě vyřešeno ani nákladnou „inteligentní regulací“. Problém nespočívá v „neschopnosti oboru M+R uregulovat soustavu“ nebo v elektronické části regulace, ale leží v oboru vytápění, které musí být projektováno jinak, než „klasicky a hydraulicky“.

Při vnější teplotě te = +15 °C nelze podle obr. 2 požadovat výkon 143 W a podle obr. 3 výkon 282 W. Nároky na výkonovou regulaci při konkrétní vnější teplotě se nemohou lišit o 100 %! S „hydraulickými“ omyly a chybami si neporadí žádná regulace a klobouk dolů před projektanty M+R, kteří nám takové lajdáctví trpí.

Zónování

Podle světových stran se samostatně regulované zóny v požadavcích na regulovaný výkon mohou lišit o 5 % až 15 % a to ve výpočtovém stavu soustavy (při temin). V průběhu otopné sezóny a zvláště při temax, se však požadavky na regulaci klidně liší až o 100 % (obr. 2 a 3) a pouhým vytvořením „zón podle fasád“ vůbec není „zaručeno perfektní vytápění s nejvyššími úsporami tepla“, jak občas bývá sebejistě inzerováno.

Precizní zónovou (nebo obecně ekvitermní) regulaci by bylo možné zajistit pouze tím, že bychom podle GRAFU 1 vybrali místnosti se stejným průběhem požadavků na regulaci a tyto místnosti bychom napojili na samostatně regulované potrubní rozvody, čímž bychom vyřešili obecný problém skupinové kvalitativní regulace. Každý chápe, že by to ovšem znamenalo technicky i ekonomicky nepřijatelné zvýšení počtu potrubních tras i samostatných elektronických regulátorů, a proto je každé technické řešení kompromisem.

Každá místnost v objektu má individuální podíl tepelných ztrát do vnějšího a vnitřního prostředí (QZn%), a proto neexistuje otopová křivka, která by v průběhu otopné sezóny vyhověla všem vytápěným místnostem (každá místnost by ve skutečnosti musela mít otopovou křivku vlastní). Regulace vytápění musí být kombinovaná a místnosti přetápěné nadměrnou teplotou vody (nebo lokálními tepelnými zisky) musejí být korigovány lokální úpravou průtoku na prahu spotřebičů tepla. To nemůže zajistit ani ta „nejinteligentnější“ regulace na počátku společného potrubí, ale řeší to TermoHydraulika (TH).

Nevědomost hříchu nečiní?

Kdykoliv v historii vytápění „hydraulické myšlení“ řešilo cokoliv, vždy to byl malér. Týkalo se to nátlaku na stavaře, aby zvýšili tepelný odpor střech panelových domů. Ti poslechli, topenářům vyšla v nejvyšším podlaží menší tepelná ztráta, navrhli menší otopná tělesa a zase byla zima (byl to ovšem „hydraulický nápad“ celostátně za miliardy, protože se musela upravit výroba ve všech panelárnách). Týkalo se to dalšího „hydraulického nápadu“, že diferenční tlak čerpadla má působit pouze do úrovně 1. NP a vyšší podlaží mají „běhat na gravitaci“ – samozřejmě to odnesla hydraulická stabilita vertikálního pásma, „jednou topila jen spodní podlaží a v zimě zase jen vrchní podlaží“. Týká se to volby „libovolné vnitřní teploty uživatelem“ (jako kdyby otopná tělesa byla kamna, do kterých lze libovolně přiložit), týká se to obecně doporučovaného nesouběžného vytápění bytů (jako kdyby se na tepelné pohodě místnosti podílelo jen otopné těleso), atd. Týká se to zkrátka všeho na co „hydraulika“ ve vytápění sáhla a ještě sáhne, ale tam kde by měla promluvit, mlčí a svaluje vinu na akční členy regulace. Stěžuje si například na trojcestné ventily, před kterými tragikomicky upřednostňuje dřívější archaické používání dvou protisměrně zapojených ventilů dvoucestných. Ale trojcestné ventily se začaly vyrábět právě proto, aby se odstranila duplicita výrobních tolerancí dvou armatur, použitých pro zajištění jediné funkce. Vyrobit dva úplně stejné ventily, totiž nikdo na světě neumí.

Akční členy kvalitativní regulace – směšovací armatury

Elektronická regulace snímá hodnoty řídicích a řízených veličin a podle předdefinované funkční závislosti vydává pokyn akčním členům, na kterých závisí, co se v soustavě při regulaci děje.

Obr. 4 – Regulační charakteristiky směšovacích ventilů
Obr. 4 – Regulační charakteristiky směšovacích ventilů

AT291 PROFI určí požadovanou hodnotu Kv, a tím i světlost směšovacích armatur, při správné hydraulické autoritě.

Protože vyrobit dva totožné ventily za přijatelnou cenu není prakticky možné, je povolená výrobní tolerance vztažena k poměrnému zdvihu kuželky h = 1 a k průtokovému součiniteli plně otevřeného ventilu Kvs +/−10 %. Při pracovním zdvihu kuželky 10 % už povolená výrobní tolerance Kv činí cca +/−20 % (záleží na tom, zda je regulační charakteristika Lineární, Parabolická nebo Rovnoprocentní). Použijeme-li ke směšování jednu armaturu (trojcestný ventil), dojde při zdvihu h = 0,1 k maximální odchylce 20 % od požadované hodnoty (a to ještě kdyby byl ventil navržen špatně). Ale pokud použijeme dvě armatury, může jejich celková odchylka od požadované hodnoty činit 30 % až 40 %. Dva protisměrně fungující ventily proto nemohou nikdy regulovat „lépe než trojcestný ventil“ a problém je jinde – tentokrát právě v hydraulice, která zde naopak cudně mlčí.

Obr. 5 – Regulační odchylka v závislosti na zdvihu kuželky
Obr. 5 – Regulační odchylka v závislosti na zdvihu kuželky
 

Hydraulika obecně předpokládá, že čím větší je hydraulická autorita, tím větší je regulační rozsah v pracovním pásmu armatury, kvalitnější je regulace linearizací regulačního procesu, a proto doporučuje „autoritu alespoň a = 0,5“. Pokud bychom však tuto autoritu navrhli u směšovacího ventilu s kombinovanou charakteristikou (obr. 3 vpravo), byla by to vážná chyba. Pokud by v cestě A činil zdvih kuželky takového trojcestného ventilu cca 64 %, proudilo by do soustavy jen cca 60 % kvalitativně upravené vody a „záhada“ by byla na světě – při nejnižších a nejvyšších vnějších teplotách by soustava fungovala správně, ale při středních (nejčetnějších) vnějších teplotách by soustava nedotápěla. AT291-3-4 PROFI nám pomůže navrhnout směšovací ventil, jeho autoritu a tedy i světlost správně a odhalí i další souvislosti.

Akční členy kvantitativní regulace – regulační ventily

O okamžitém průtoku rozhoduje okamžitý zdvih kuželky a častým omylem hydrauliky je myšlenková záměna regulace průtoku s regulací tepelného výkonu (jak by ne, teplo je pro hydrauliku veličinou neznámou).

Kvantitativně (průtokem) přitom můžeme regulovat tepelný výkon jen tak, jak nám to dovolí instalované spotřebiče tepla (například otopná tělesa). Stonásobným zvýšením průtoku tedy nezvýšíme výkon spotřebiče tepla stokrát, ale jen asi o 16 %. Přesto se kvantitativní regulace používá a vyžaduje správný výpočet regulačního ventilu, který nám AT291 PROFI umožní, nebo ukáže nedostatečný rozsah regulace tepelného výkonu chybně navrženým ventilem.

Obr. 6 – Ukázka chybně navrženého RV, který zde umožňuje regulaci průtoku v rozsahu 39,52 % až 106,10 %, ale regulaci tepelného výkonu jen v rozsahu 74,73 % až 101,27 %.
Obr. 6 – Ukázka chybně navrženého RV, který zde umožňuje regulaci průtoku v rozsahu 39,52 % až 106,10 %, ale regulaci tepelného výkonu jen v rozsahu 74,73 % až 101,27 %.

Pracuje-li regulační ventil s příliš nízkým zdvihem kuželky, přesnost regulace klesá. Kdyby na obr. 6 byl diferenční tlak na rozdělovačích příliš vysoký, v rozsahu stejných zdvihů kuželky by se průtoky zvýšily a pro dosažení požadovaných průtoků by Regulační Ventil musel pracovat s menším rozsahem zdvihu kuželky, což by znamenalo regulaci méně přesnou. RV se navíc běžně navrhuje na „požadované průtoky“, které jsou však klasickým hydraulickým principem projektování určeny špatně a bez určení správných průtoků metodou TH vlastně nelze správnou regulaci zajistit. RV by se přitom také měl navrhovat na rozsah požadovaných tepelných výkonů a nikoliv na rozsah průtoků, což hydraulika úplně přehlíží. Už chápete, proč má pouhá kvantitativní regulace tepelného výkonu v bytových a domovních stanicích často tak žalostné výsledky?

Jaká regulační charakteristika RV je nejlepší?

Obr. 7 – Regulační charakteristika =CRA= OPTIMA TVL
Obr. 7 – Regulační charakteristika =CRA= OPTIMA TVL

Nejlepší regulace je taková, u které se vztah mezi zdvihem kuželky a relativním průtokem linearizuje při minimální hydraulické autoritě RV, aby regulační proces mohl být zajištěn při co nejnižší čerpací práci čerpadla. Ventil by měl tedy regulovat při co nejnižší hydraulické autoritě a nejvyšší přesnost by přitom měla být v oblasti zdvihu kuželky cca 30 % až 85 %, kde by měl RV pracovat kvůli výrobním tolerancím. Taková regulační charakteristika byla v roce 2005 v =CRA= vyvinuta a splňuje všechny podmínky už při hydraulické autoritě a = 0,182 (nikoliv a = 0,5, jak je doporučováno v technické literatuře).

 

Stabilizace diferenčního tlaku

Mají-li například v obr. 6 při regulaci platit průtoky, odpovídající okamžitému zdvihu kuželky RV, nesmí se diferenční tlak na rozdělovačích (zde Hdif = 30000 Pa) měnit. Na vstupu do objektu, na patách stoupacích větví i na počátku všech kvalitativně i kvantitativně regulovaných okruhů má být tlak konstantní, aby se regulační charakteristiky akčních členů nedeformovaly a regulace mohla plnit očekávanou funkci.

Obr. 8 – AT291 – 4 PROFI Návrh regulátoru diferenčního tlaku DA
Obr. 8 – AT291 – 4 PROFI Návrh regulátoru diferenčního tlaku DA

Čím přesnější je udržování konstantního diferenčního tlaku při proměnných průtocích v soustavě, tím přesnější jsou i regulační procesy zajišťované akčními členy. Udržování diferenčního tlaku není prosté vyvažování. Je to dynamický proces a regulátory diferenčního tlaku (RDT) musejí být navrženy a seřízeny přesně, na správný průtok, garantující přenos tepla ke spotřebičům. Bez TH správně navrhnout RDT nelze.

Obr. 9 – AT291 – 4 PROFI Návrh RDT DANFOSS s přesným vyvážením pomocí ASV-I
Obr. 9 – AT291 – 4 PROFI Návrh RDT DANFOSS s přesným vyvážením pomocí ASV-I

Speciálním případem kvantitativní regulace jsou TRV, od nichž se skutečná regulace v pravém slova smyslu nevyžaduje, protože nemají téměř nic společného ani s okamžitými teplotami vody, ani s hydraulickými poměry v soustavě. Nepochopení funkce akčních členů regulace svedlo v ČR dva autory k napsání článků o „vlivu hydraulické autority TRV na úspory tepla“. Jejich „hydraulické představy“ o vytápění se naštěstí neujaly a bylo to pro obor vytápění dobře.

TRV je totiž řízen teplotou vnitřního vzduchu v místnosti, která nemá prakticky nic společného s termickými ani hydraulickými parametry soustavy a bude fungovat téměř stejně i položený na stole. Požadavek na „hydraulickou autoritu“, která by navíc musela být podpořena profilovanou kuželkou, by byl jen další, drahý hydraulický nesmysl. U TRV se dosahuje úspor tepla úzkým proporcionálním pásmem (většinou v rozsahu zdvihu kuželky 0,5 mm až 0 mm) a TRV jsou spíše omezovače průtoku se separátní řídicí veličinou a nikoliv akční členy kvantitativní regulace. Výrobci TRV to naštěstí pochopili a proto kuželky TRV předdefinovanou regulační charakteristiku nemají. TRV pracují se závěrnou křivkou, která není regulační křivkou ve smyslu proporcionality, ke které se vztahuje termín „hydraulická autorita ventilu“.

Co je naopak potřebné u TRV řešit a v reálném provozu zajistit, je právě ono úzké proporcionální pásmo, bez kterého TRV nemohou teplo spořit a neplatí ani projekt vytápění, protože k tomuto proporcionálnímu pásmu se vztahují projektové podklady výrobce TRV pro nastavení požadovaného hydraulického odporu. Projektové podklady výrobců TRV jsou tedy vztaženy k podmínce, kterou klasické projekty vytápění vůbec nerespektují a proto jsou neplatné. Máme-li dnes téměř všechny soustavy seřízené podle neplatných klasických projektů, nemůžeme se divit nízkým úsporám regulační technikou, ani lidem, kteří „spoří teplo“ vypínáním těles, odpojováním od CZT a dalšími katastrofickými scénáři. Nadměrně sebejisté „hydraulické myšlení“ si všechny tyto katastrofy způsobilo samo. Zajištění výrobcem TRV požadovaného proporcionálního pásma řeší opět pouze TH, termickým vyvážením soustavy.

Co vlastně jsou úspory tepla?

Když pan Danfoss v roce 1943 vymyslel TRV, byl mu termín „úspory tepla při vytápění“ jasnější, než je mnohým z nás dnes. Přesně věděl, že úspory tepla se vztahují k neměnné vnitřní teplotě a nikdy by ho nenapadlo spořit teplo snižováním vnitřní teploty, přerušovaným vytápěním a podobnými nesmysly, ke kterým by v mnoha případech stačil ventil obyčejný.

Aby nedocházelo k destrukci stavebních konstrukcí, otopných soustav i celých otopných systémů cyklickým tepelným namáháním (a k mnoha dalším negativním jevům způsobeným střídáním ohřevu a chladnutí), musejí být teplotní změny pozvolné a výkonová regulace musí být plynulá, při stálém nepřerušovaném vytápění. Úspor tepla při vytápění nedosáhneme nevytápěním, nebo nedostatečným vytápění budov. Tím sice šetříme peněženku, ale nikoliv teplo, potřebné k zajištění a udržení požadované tepelné pohody.

Teplo, potřebné k udržení požadované tepelné pohody nemusí dodávat jen otopná soustava a výkonovou regulací dnes můžeme potřebné množství tepla snižovat o vliv tepelných zisků, jak to řeší TH a poprvé v historii mohou být úspory tepla opravdu maximální, z hlediska fyziky.

K fyzikálně podloženým (skutečným) úsporám tepla vedou jen dvě cesty

Obr. 10 – Náklady na úspory tepla. Obrázek publikuji s laskavým svolením autora původního článku „Česku údajně chybí na úspory energii 23 miliard korun“
Obr. 10 – Náklady na úspory tepla. Obrázek publikuji s laskavým svolením autora původního článku „Česku údajně chybí na úspory energii 23 miliard korun“

Zateplování budov, které vytváří podmínky a výkonová regulace, která úspory tepla realizuje. Ničím jiným fyzikálně teplo uspořit nelze, protože základní úroveň tepelné pohody musí být zajištěna.

K čemu je nám zateplení budov, po kterém dojde k přetápění třeba o 5 °C, protože klasicky řešená otopná soustava není schopna výkonovou regulací původní vnitřní teplotu udržet? Při přetápění objektu cca o 6,5 °C jsme promarnili veškeré investice do zateplení a pro přemýšlivé projektanty je neuvěřitelné, že náklady na zateplení budov nejsou automaticky spojeny se správným vyřešením výkonové regulace metodou TH, která představuje jen nepatrný zlomek nákladů, vložených do zateplení a přitom o efektivitě zateplení rozhoduje!

O efektivnosti investice přesahující 12 miliard rozhoduje řešení, vyžadující 0,36 miliardy korun. Dodat lze snad jen to, že musíme respektovat fyzikální zákony, místo cirkulačních vodovodů řešit skutečné vytápění a s regulačními prvky nemůžeme libovolné kroutit, jak nás to učí hydraulika, která nikdy nic ve vytápění úspěšně nevyřešila a vždy napáchala jen škody.

Ať máte CZT, kotel nebo tepelné čerpadlo, zatepleno či nezatepleno…

Řešení za 0,36 miliardy má ještě další důležité výhody – je to řešení na straně spotřeby tepla, a proto je jako jediné úsporné opatření stejně účinné pro jakýkoliv centrální nebo lokální tepelný zdroj. Není závislé ani na vlastním zateplení objektu a teplo lze šetřit hned. Ve všech případech jde o plné úspory tepla z veškerých tepelných zisků a proto o nejefektivnější vytápění, bez snížení vnitřní tepelné pohody.

Hlavní řešení úspor je jednoznačně v oblasti spotřeby tepla

Konkurenční boje mezi tepelnými zdroji situaci nevyřeší. Každý zdroj musí nakonec dodávat tolik tepla, kolik soustava k vytápění fyzikálně potřebuje a stojí-li dnes to, či ono palivo (včetně elektrické energie) nějakou částku, zítra to může být jinak a můžeme velkých pořizovacích nákladů litovat. Čím nižší jsou teplotní parametry teplonosné látky (například u tepelných čerpadel), tím více záleží na přesném řešení přenosové schopnosti a výkonové regulace, protože regulační schopnost soustav klesá a klasické (hydraulické) řešení nestačí. Soustřeďme se na správné projektování otopných soustav a na jejich regulaci, tedy na oblast, která momentálním politickým a ekonomickým trendům nepodléhá, ale řeší vlastní podstatu.

Závěr

Hydraulické vyvažování zajišťuje požadované průtoky na patách stoupacích větví a na počátku soustavy, ale nikoliv v okruzích otopných těles, kde musejí být úspory řešeny. Ani hydraulické vyvažování, ani klasické projektování ústředního vytápění přitom neřeší kompletní výkonovou regulaci, která je jediným prostředkem k dosažení skutečných úspor tepla.

Efektivní výkonová regulace vyžaduje zpřesnění projekčních postupů v oboru vytápění a schopné projektanty. To první umožňují nové pracovní pomůcky a toho druhého máme v ČR víc, než si myslí naši „učitelé“ z obou světových stran. Vytápění se od cirkulačního vodovodu liší vyřešením přenosové schopnosti a výkonové regulace. To se budou muset někteří doučit, chtějí-li českým projektantům o vytápění vyprávět. Zatím jsme od nich o skutečném vytápění nikdy nic neslyšeli a oni v minulosti, k vlastní škodě, nabídky spolupráce povýšeně přehlíželi. Informace o efektivních metodách řešení oboru vytápění, o získání nových pomůcek, případně o možnostech přímé spolupráce, lze získat na adrese: centrotherm@seznam.cz

 
Komentář recenzenta Ing. Zdeněk Prokeš

Význam slova „regulace“ spočívá v udržování, usměrňování nebo řízení sledované veličiny na hodnotě přibližně stejné, nebo měnící se podle určitých podmínek či pravidel. A jelikož v oblasti vytápění se pracuje s výkonem (W) musí se pracovat s regulací výkonovou. Autor v tomto článku názorně, podrobně a originálně vysvětluje podstatu, význam kvalitativní i kvantitativní regulace v systémech vytápění a zejména se zabývá oblasti dynamických soustav tedy s termostatickými ventily. Pomocí výsledků zpracovanými „termohydraulikými pravidly“ odkrývá mnoho doposud výpočetně nevyřešených jevů nebo chybných výsledků vyřešených hydraulicky nebo jinými metodami, které tyto výsledky principiálně nalézt nemohou. Příspěvek navazuje a doplňuje autorovu sérii odborných článků o podstatě správného vytápění a způsobu řešení.

Poznámka: Termohydraulika pracuje primárně s přenosem energií při zohlednění veškerých fyzikálních zákonů na rozdíl od hydrauliky a jiných výpočetních metod dnes hojně používaných v oblasti řešení vytápění.

English Synopsis
The heating project – new power control

The heating is different from the circulating water supply system that solves network transmission capacity and the power control. This article deals with the regulation of heat output and helps to distinguish the purpose and importance of the services offered in the marketplace.

 
 
Reklama