Využití termostatických ventilů a termostatických hlavic pro regulaci vytápění
V článku je popsána možnost regulace vytápění využitím termostatických ventilů a termostatických hlavic. Článek přibližuje běžnému uživateli základní princip funkce termostatického ventilu a termostatické hlavice.
Úvod
Oblast regulace vytápění je v současné době velice aktuální téma. Vzhledem k neustále rostoucím nákladům na vytápění je nutné vhodně navrhnout regulaci. Téměř všechny budovy obsahují otopnou soustavu, která je navrhována na základě výpočtu tepelného výkonu. Princip výpočtu tepelného výkonu využívá především oblastní výpočtovou venkovní teplotu (což je prakticky tabulková hodnota). Skutečná venkovní teplota se ovšem často liší a dochází k tomu, že otopná soustava bývá často předimenzována a teplo vyvinuté otopnou soustavou není správně využito. Předimenzování systému znamená vyšší spotřebu energií vynaložených na systém vytápění. Z tohoto důvodu je vhodné odpovídajícím způsobem zasáhnout do regulace vytápění. Je samozřejmě otázka, jakým způsobem lze výkon vytápěcího zařízení správně regulovat. Možností regulace existuje několik a bystrý uživatel často vyhledává možnosti, jakým způsobem efektivně vybrat správnou regulaci s minimalizací nákladů. Často se stává, že uživatel zvolí řešení nelogické a technicky nesmyslně složité. Uvedený článek pojednává o možnosti regulace vytápění pomocí termostatických ventilů a hlavic a měl by čtenáři přinést ucelené informace o možnosti vytápění v případě vytápění otopnými tělesy.
Termostatické ventily
Termostatický ventil s hlavicí
Těleso termostatického ventilu
Převážná většina domácností je vytápěna prostřednictvím teplovodního ústředního vytápění (v dalším textu: otopná tělesa). Díky neustálému zdražování energií se musí nad otázkou úspor vynaložených na vytápění zamýšlet většina z nás. Jeden z efektivních kroků přináší používání termostatických ventilů a termostatických hlavic. Téměř každá otopná soustava využívá k zprostředkování vyvinutého tepla otopná tělesa. Otopné těleso slouží k tomu, aby se teplo, vyvinuté zdrojem vytápění, vhodným způsobem dostalo do vytápěného prostoru. Pokud je otopné těleso přímo připojené k otopné soustavě (bez možnosti regulace průtoku otopného média - uveďme teoretický případ), je teplo vyvinuté zdrojem vytápění (kotle, výměníky, krby, atd...) automaticky vydáno do prostoru. Často dochází k tomu, že prostor je přetopený, a uživatel prostor větrá (např. otevřením okna). Vyvinuté teplo je pak zbytečně vypuštěno do venkovního prostoru. V tomto případě je více než vhodné využít funkci termostatického ventilu a termostatické hlavice. Naštěstí je případ popisovaný výše v dnešní době již vyjímečný a v rozporu s platnými předpisy a téměř každé otopné těleso je osazeno regulačním kohoutem nebo termostatickým ventilem (ventil může být součástí otopného tělesa nebo se montuje na přívodní potrubí). Otopná tělesa obsahující pouze regulační kohouty se již běžně nedodávají, jsou však případy, kdy jsou stále nainstalovány ve starších soustavách. Soustavy obsahující pouze regulační kohouty škrtí průtok otopného média do otopného tělesa. Regulační kohouty ovšem automaticky neregulují vytápění v daném prostoru. V tomto případě se situace popisována výše opakuje a vyvinuté teplo je, i v případě přetopení prostoru, neustále vydávané z otopného tělesa. Je pak na uživateli, zda uzavírací ventil přivře. Může ovšem nastat situace jiná, kdy je v daném prostoru teplota nižší. Uživatel opět musí uzavírací ventil pootevřít, aby se teplo vydávané zdrojem vytápění prostřednictvím otopného tělesa dostalo do prostoru. Jak je patrné z tohoto příkladu, je jenom na uživateli, jakým způsobem bude regulovat (otáčet) uzavírací ventil. Pomocí běžných uzavíracích ventilů tedy uživatel bytu ovládá úroveň vytápění jen jejich pootevíráním a přivíráním, a to jen v době své přítomnosti v bytě. Tímto způsobem nelze zajistit ani rovnoměrné, ani hospodárné vytápění. Tato situace je již v dnešní době "moderní techniky" zastaralá a zde je více než vhodné využít termostatických ventilů a hlavic, které umožňují automatickou regulaci vytápění. Termostatické ventily tedy udržují teplotu vzduchu v místnosti na zvolené hodnotě nastavené na hlavici uživatelem bytu bez nutnosti uživatele věnovat topení pozornost. Jak termostatické ventily vlastně fungují? Tělesa termostatických ventilů se skládají z těla ventilu a vložky (obsahující kuželku) termostatického ventilu. Vložka termostatického ventilu je umístěna (prakticky zašroubována) uvnitř těla ventilu. Jednotlivé vložky ventilu se rozlišují provedením kuželky, ta může mít různý tvar a ovlivňuje objemový průtok otopného média.
Skrze těleso termostatického ventilu protéká otopné médium. To, kolik protéká otopného média termostatickým ventilem, určuje zdvih kuželky termostatického ventilu. Tento zdvih je řízen pomocí termostatické hlavice. Funkci termostatické hlavice vysvětlíme později. Jak již bylo řečeno, průtok otopného média skrze termostatický ventil je řízen nastavením vložky ventilu. Nastavení vložky ventilu je dáno průtokovým součinitelem kv. Průtokový součinitel kv určuje objemový průtok (m3/h) vody při tlakové ztrátě 1 bar na ventilu. Současné termostatické ventily se nejčastěji dodávají ve dvou provedeních:
- Termostatické ventily s pevně nastavenou hodnotou kv.
- Termostatické ventily s nastavitelnou hodnotou kv.
Vložka ventilu
V obou případech je hodnota kv určována z průtokového diagramu termostatického ventilu. Průtokový diagram určuje závislost tlakové ztráty na průtoku otopného média. Pokud je navrhována otopná soustava, je úkolem projektanta navrhnout správnou hodnotu kv ventilu. Dodavatel pak vybere, jaký termostatický ventil se použije (v závislosti na navržené hodnotě kv). V případě, že je vybrán termostatický ventil s pevnou hodnotou kv, je situace téměř jasná (montážní firma pouze nainstaluje termostatický ventil). Ve druhém případě, kdy je vybrán termostatický ventil s nastavitelnou hodnotou kv, musí montážník správně nastavit hodnotu kv. Hodnota kv je dána odpovídajícím číslem, které je uvedeno na vložce termostatického ventilu. Montážník tedy nenastavuje přímo hodnotu průtokového součinitele kv, ale číslo, které má uvedené v projektu. Součástí průtokového diagramu by měla být tabulka, která uvádí jaká hodnota kv odpovídá jakému nastavení vložky ventilu. Je důležité poznamenat, že nastavení ventily by měla provádět pouze montážní firma. Změnou nastavení vložky ventilu může dojít ke změně hydrauliky otopné soustavy, a tím nesprávné funkce vytápění.
Řez termostatickým ventilem
Určení nastavení termostatického ventilu je "nejsložitější" věc v případě regulace vytápění, kterou by ovšem neměl dělat uživatel bytu. Termostatické ventily se připojují k přívodnímu (nebo vratnému) potrubí pomocí připojovacího šroubení. Závisí pak na rozvodech potrubí, jaké se zvolí. Stejná situace je i v případě dimenze připojení termostatického ventilu. Termostatické ventily pro rozvody v domácích aplikacích jsou nejčastěji vyráběny v dimenzích 3/8", 1/2" a 3/4". Provedení termostatických ventilů se ovšem podstatně liší. V potaz je nutné brát také stavební délky termostatických ventilů. Termostatické ventily se nabízejí v provedení přímém, rohovém, úhlovém, axiálním a přímém s nátrubkem. Mezi nejčastější výhody výrobců termostatických ventilů patří výměna vložky ventilu bez nutnosti vypouštění otopné soustavy. Pokud vznikne požadavek na výměnu vložky ventilu (z důvodu změny hodnoty kv nebo poškození vložky ventilu) je možné pomocí adaptéru vyměnit vložku ventilu, aniž by musela být vypuštěna otopná soustava. Současně nabízené termostatické ventily se vyrábí pro teploty média do 130 °C. Funkce termostatického ventilu je tedy stručně popsána a teď již závisí na uživateli, jak bude ovlivňovat zdvih kuželky ventilu. Jednou možností je použití ruční hlavice, která se našroubuje na termostatický ventil a utahováním ruční hlavice se postupně omezuje průtok otopného média termostatickým ventilem (pevný trn ruční hlavice tlačí na vřeteno kuželky ventilu). Častějším způsobem pro regulaci průtoku otopného média skrze termostatický ventil je použití termostatické hlavice.
Termostatické hlavice
Termostatická hlavice
Termostatické hlavice jsou určeny pro regulaci teploty okolního vzduchu v prostoru. Na základě nastavené požadované teploty regulují průtok otopného média skrze termostatický ventil a tím přívod otopného média do otopného tělesa. Aby tedy docházelo ke správné regulaci teploty v místnosti, musí být termostatická hlavice nasazena na termostatickém ventilu. Termostatické hlavice fungují na principu tepelné dilatace kapaliny, plynu, nebo pevné látky. Vlivem zvyšující se teploty prostředí okolo termostatické hlavice dochází k roztahování teplotně citlivé látky. Teplotně citlivá látka je obsažena v řídicím snímači, který je zabudován v termostatické hlavici. Pokud je termostatická hlavice nasazena na termostatický ventil, roztahování teplotně citlivé látky působí na vřeteno kuželky termostatického ventilu, a tím dochází k uzavírání či otevírání průtoku média. Vzhledem k tomu, že každé otopné těleso obsahuje jeden termostatický ventil a termostatickou hlavici, je tím plně zabezpečována individuální regulace každého otopného tělesa. Na termostatické hlavici se nachází stupnice (nejčastěji v rozsahu 1 - 5), jejíž hodnoty odpovídají nastavené požadované teplotě vzduchu v prostoru. Nastavení požadované teploty, otočením termostatické hlavice na odpovídající hodnotu, provádí uživatel. Další regulace prostorové teploty je pak prováděna automaticky bez ohledu na přítomnost uživatele v bytě. Termostatická hlavice reaguje nejen na změnu venkovních podmínek (např. sluneční svit), ale i na případné tepelné zisky ve vytápěné místnosti (např. teplo produkované dalšími spotřebiči atd.). Podle potřeby přivírá nebo otevírá přívod teplonosného média do otopného tělesa. Řídicí snímač nemusí být ale nutně součástí termostatické hlavice a některé termostatické hlavice se nabízejí v provedení s odděleným teplotním snímačem. Teplotní snímač je pak spojen s termostatickou hlavicí prostřednictvím kapiláry. Výhoda této termostatické hlavice spočívá v tom, že pokud není dostatečné proudění okolního vzduchu kolem termostatické hlavice, může se teplotní snímač umístit na místo s dostatečným prouděním vzduchu. Dalším typem termostatických hlavic jsou hlavice s dálkovým ovládáním. Stupnice s otočnou částí je pak umístěna mimo termostatický ventil (například na zdi) a na termostatickém ventilu je umístěn pouze teplotní snímač. Princip funkce těchto typů termostatických hlavic je ovšem obdobný.
Termostatická hlavice v celochromovém provedení
Jak již bylo zmíněno, termostatická hlavice obsahuje stupnici s čísly. Nejčastěji má stupnice rozsah čísel 1 - 5, kde číslu "1" odpovídá teplota okolo 14 °C a číslu "5" odpovídá teplota okolo 28 °C. Stupnice některých termostatických hlavic obsahuje číslo "0". Při otočení termostatické hlavice na číslo 0 dojde k plnému zavření termostatického ventilu a zabránění tak průtoku teplonosného média skrze ventil. Dále může být součástí stupnice znak *. Tento znak charakterizuje nastavení protizámrné teploty. Pokud je termostatická hlavice nastavena na znak *, je prostorová teplota udržována na teplotě okolo 5 °C. Závisí na výrobci příslušné termostatické hlavice, jaká čísla odpovídají nastavovaným teplotám. Odpovídající teplotní rozsah je nejčastěji uveden v návodu nebo katalogovém listu. Některé termostatické hlavice také obsahují kolíčky pro zamezení nastavené teploty.
Většina termostatických hlavic se rozlišuje především provedením. V současnosti se již dodávají termostatické hlavice, jejichž povrch se barevně odlišuje (bílé, černé, chromové provedení). Podle barvy pak uživatel nejčastěji vybírá umístění termostatické hlavice. Například do koupelny se převážně instalují termostatické hlavice a ventily v celochromovém provedení. Výhodou těchto termostatických ventilů a hlavic je jejich zvýšená odpolnost proti vlhkosti. Takováto kombinace pak vzbuzuje s vhodně vypadajícím koupelnovým otopným tělesem (koupelnové žebříky) provedení moderního stylu.
Dalšími typy termostatických hlavic jsou hlavice určené pro veřejné prostory. Tyto hlavice se vyznačují především větší odolností díky použitým speciálním materiálům.
Z uvedeného vyplývá, že pro regulaci vytápění prostřednictvím otopných těles je vhodné využít termostatické ventily s termostatickými hlavicemi. Pokud je termostatická hlavice vhodně nastavena a je zaručeno proudění okolního vzduchu kolem termostatické hlavice, může pak uvedenou kombinací dojít ke značným úsporám ve vytápění (v rozsahu 5 - 15%).
Závěr
V uvedeném článku je popsána možnost regulace vytápění využitím termostatických ventilů a termostatických hlavic. Článek přibližuje běžnému uživateli základní princip funkce termostatického ventilu a termostatické hlavice. Kombinací termostatického ventilu a hlavice s vhodným nastavením pak může být vyvinuté teplo ve vytápěném prostoru vhodně regulováno. Kombinace termostatického ventilu a hlavice je považována za nejlevnější variantu možnosti regulace vytápění, která plně přispívá k tepelné pohodě ve vytápěném prostoru.
The paper presents the possibility of heating regulation by using of thermostatic valves in combination with thermostatic heads. Basic principles of functionality of thermostatic valves and heads are briefly explained.