IMI Hydronic Engineering: Hydronické vyvážení bytových domů
V tomto článku se zaměříme na možnosti a způsoby hydronického vyvažování bytových domů. Podělíme se o naše zkušenosti se zabezpečením tichého provozu termostatických ventilů. S tichým provozem souvisí princip regulace tlakové diference. Probereme koncepce otopných soustav a jakým způsobem se to dá řešit.
Voda v přírodě teče cestou nejmenšího odporu. Takto se chová i médium v otopné soustavě. Při nesprávně vyváženém systému se to projeví tak, že nejbližší spotřebiče ke zdroji budou dosahovat větší průtok a budou se přetápět. Naopak vzdálenější spotřebiče nedosahují požadované průtoky a jsou vytápěné nedostatečně. Takový stav vede u obyvatel bytových domů k nepohodlí a nespokojenosti. Při správném vyvážení soustavy by měl mít objekt ve všech částech soustavy v dané chvíli správnou požadovanou teplotu, tj. na všech odběrných místech bychom měli dosáhnout požadovaného jmenovitého průtoku. Průtok je nositelem energie, a tedy i požadovaného výkonu na krytí tepelných ztrát. Správně vyváženou soustavou také dosáhneme ve všech místech správnou tlakovou diferencí pro všechny spotřebiče.
V tomto článku se zaměříme na možnosti a způsoby hydronického vyvažování bytových domů. Podělíme se o naše zkušenosti se zabezpečením tichého provozu termostatických ventilů. S tichým provozem souvisí princip regulace tlakové diference. Probereme koncepce otopných soustav a jakým způsobem se to dá řešit.
Tichý chod termostatických ventilů
V reálných situacích nemáme příliš pod kontrolou kvalitu vody v systému z hlediska odplynění, a proto doporučená oblast tlaků je nižší. V obytných domech, kde otopné těleso může být od nás 1–1,5 m, se nám tak osvědčila tlaková ztráta ventilů do 15 kPa. Při úrovních 15 až 30 kPa už vzniká riziko hluku. Záleží, jakým způsobem máme zabezpečené odplynění vody. Pokud jsme napojeni na CZT (centrální zdroj tepla) nebo v objektu systém odplynění nemáme, tak se hranice tlaků snižuje. Při standardních termostatických ventilech je proto optimální pohybovat se v rozmezí 3–15 kPa (Obr. 1).
Obr. 1 Hranice hluku ventilů V-exact II
Technologie AFC® s automatickou regulací průtoku je na tom lépe. Na grafu (Obr. 2) vidíme hodnotu dPmin. Pro průtoky 10–100 l/h je nutná minimální hodnota tlakové diference 10 kPa. To znamená, že tlaková ztráta ventilu je 10 kPa. Po puštění čerpadla začne průtok v soustavě stoupat. Při dosažení 10 kPa začne fungovat omezovač a nedovolí dále navyšovat průtok. Např. při 10 l/h se při 10 kPa aktivuje omezovač a při vyšších tlacích se průtok již nemění. Maximální tlaková ztráta ventilu Eclipse je 60 kPa, což je maximální hodnota, pro kterou garantujeme neměnný průtok. Pro průtoky 100–150 l/h je požadovaná hodnota dPmin 15 kPa.
Obr. 2 Hranice hluku ventilů Eclipse
AFC® technologie pro otopná tělesa ventil kompakt
Technologie AFC® je k dispozici i pro otopná tělesa s integrovanou ventilovou vložkou. Máme možnost použít připojovací armaturu, např. Multilux V Eclipse (Obr. 3a), nebo přímo těleso s již integrovanou termostatickou ventilovou vložkou HEIMEIER Eclipse (Obr. 3b). V takovém případě se vyhnete výměně termostatické vložky u každého jednotlivého otopného tělesa VK. V případě zájmu o tělesa s integrovanou vložkou kontaktujte obchodního zástupce dodavatele. Korado již dodává tělesa s ventilovou vložkou Eclipse 4381 na objednávku. Pro případy rekonstrukce je možné koupit ventilové vložky samostatně a zaměnit je v tělesech za stávající.
Obr. 3 a) Heimeier Multilux Eclipse, b) HEIMEIER vložka Eclipse pro VK tělesa
Způsoby regulace tlakové diference
V dnešní době rozlišujeme dva hlavní typy zdroje tlakové diference. Prvním jsou čerpadla pro zajištění požadovaného dispozičního tlaku a druhým typem jsou regulátory tlakové diference na rozvodech, např. TA STAP. Regulátory můžeme mít osazené na připojovacích uzlech, patách stoupaček, rozdělovačích na podlažích nebo na odbočkách bytů (Obr. 4).
Umístění regulátoru tlakové diference je závislé na koncepci konkrétního projektu. Při návrhu musíme zohlednit rozsah soustavy a hodnoty tlaků v bodech umístění. Regulátor můžeme umístit na úroveň zdroje tepla, pokud dokážeme dosáhnout požadovaných tlaků pro termostatické ventily na tomto místě. Pokud je zde příliš velký diferenční tlak, je třeba regulaci posunout na úroveň stoupačky. Pokud i toto místo vykazuje stále vysokou hodnotu, volíme umístění na úrovni podlaží, případně až na úrovni individuální regulace pro každý byt. Vhodné je volit umístění regulátoru co nejblíže ke chráněnému okruhu. Optimálně samostatně pro každý byt nebo alespoň společný rozdělovač pro bytové jednotky na podlaží.
Obr. 4 Možnosti umístění regulátoru tlakové diference
Koncepce otopných soustav
Z ekonomického důvodu je snaha instalovat jeden větší regulátor pro společnou část soustavy spíše než více menších, případně i jej vynechat úplně. Jeden společný regulátor ale v rozsáhlejších soustavách nedokáže pokrýt celý rozsah minimálního a maximálního tlaku. Optimálnější použití většího počtu menších regulátorů ale navyšuje investiční náklady. Proto v praxi hledáme kompromisy, abychom poskytli ekonomicky i technicky optimální řešení.
Koncepce s rozdělovačem s AFC® technologií na podlaží
První typ je koncepce s rozdělovačem na podlaží, kde máme jednotlivá otopná tělesa v bytech osazena ventily s technologií AFC® (Obr. 5). To znamená, že pokud na regulátoru tlakové diference vytvoříme odpovídající tlakovou diferenci, tak se nám automaticky udržuje nastavený průtok na všech termostatických ventilech v bytech. Tím nám odpadává nutnost instalace vyvažovacích ventilů na rozdělovači a sběrači. Na přívodu k rozdělovači nepotřebujeme instalovat kulový kohout, tuto funkci přebírá vyvažovací ventil STAD od IMI TA. Při této koncepci můžeme pracovat s nastavením čerpadla na konstantní a také na proporcionální charakteristiku.
Při variantě bytů s podlahovým vytápěním a např. pouze s jedním tělesem v koupelně můžeme použít rozdělovače Dynacon Eclipse s integrovanou technologií AFC® (Obr. 6). Také po nastavení požadovaných průtoků na rozdělovači a tlakové diference na regulátoru se automaticky udržuje požadovaný průtok v soustavě.
Obr. 5 Koncepce s rozdělovači na podlaží a AFC® technologií na otopných tělesech
Obr. 6 Koncepce s rozdělovači na podlaží a technologií AFC® pro podlahové vytápění
Koncepce s rozdělovači na podlaží s ventily V-exact II
Při použití standardních ventilů bez technologie AFC® využíváme variantu s vyvažovacími ventily STAD nebo TBV na rozdělovači. Tyto ventily nám umožňují nastavit a měřit průtok a zároveň škrtit tlak takovým způsobem, abychom neměli příliš nízké nastavení na termostatických ventilech v bytech.
Obr. 7 Koncepce s rozdělovači na podlaží
Koncepce s regulací na patě stoupačky pomocí AFC technologie
Pokud na objektu nemáme rozdělovače na podlažích, můžeme osadit regulátor tlaku na patu stoupačky s nastavením požadované tlakové diference. V tomto případě musí regulátor pokrýt větší rozsah tlakové diference. Proto je třeba si zkontrolovat požadavky tlaků s výrobním rozsahem regulátoru. V mnoha případech je lepší volbou umístit regulátor na každou odbočku. Na otopných tělesech můžeme použít ventily Eclipse s AFC® technologií automatické regulace průtoku.
Obr. 8 Koncepce s regulací na patě stoupačky
Zónová regulace bytu
Dalším ze způsobů, které se začínají často objevovat především u nové výstavby, je používání tzv. smart systémů. Byt můžeme ovládat pomocí aplikace z mobilu nebo tabletu. Máme možnost ovládat pouze otopná tělesa prostřednictvím chytrých pohonů nebo máme chytrý termostat, kterým můžeme ovládat celý byt. Stejně jako si u plynového kotle na centrálním ventilu ovládáme přívod do bytu. Pro tyto účely využíváme ventil TA-Compact-DP (Obr. 9). Ten je specifický v tom, že kromě integrovaného regulátoru tlakové diference a omezovače průtoku máme možnost ho osadit a ovládat pohonem s termostatem. Takže máme tři armatury v jedné. Při této koncepci již nepotřebuji používat žádné další regulátory na stoupačce.
Obr. 9 TA-Compact-DP pro zónovou regulaci
Problematikou hydronického vyvážení bytových domů jsme se rovněž zabývali při webináři, jehož záznam najdete spolu s ostatními tématy, na našem kanálu YouTube.
Závěrem
Při vyvažování bytových objektů, ať už máme jednu nebo druhou koncepci se standardními ventily nebo Eclipse, nastavujeme v prvním kroku termostatické ventily. Následně nastavíme regulátory tlakové diference a provedeme měření průtoků. V projektové dokumentaci často chybí údaje o průtoku ventilem, ať už na patě nebo stoupačce, a také nastavení tlakové diference. Důvodem je, že projekty se často dělají pro účely tendrové dokumentace a realizační projekty se pak projektují ojediněle. Později nám pak při vyvažování nezbývá, než pracně dopočítávat výkony těles a přepočítávat je na průtoky. Proto je do projektů vždy třeba uvádět požadované průtoky a jakou tlakovou ztrátu požadujeme nastavit. Je lepší tlakové ztráty přednastavit přímo na regulátorech, následně pustit čerpadlo a už jen jemně doladit jednotlivé úseky než hledat optimální nastavení od začátku.
Naší doménou jsou vysoce efektivní řešení pro HVAC soustavy: udržování tlaku a kvality vody; vyvažování, regulace a ovládání; termostatická regulace včetně unikátní technologie AFC® s Eclipse Inside. Produkty značek Heimeier, TA a Pneumatex šetří čas, ...