Lovosická 775 P9 190 00 M 607660843 centrotherm@seznam.cz
Vývoj otopných soustav Tvorba projektových podkladů Projektujeme vytápění správně ? Projekt uspoří víc než zateplení ? Orientační ceny
Výsledky, které jsme ještě neviděli.
Z čeho vznikla hodnota Kv ? Panelové domy - renovace Náprava funkce otop.soustav Termostatické ventily jinak Návratnost investic
TERMO-hydraulické řešení sítí Nová otopná tělesa Slant/Fin Stáhněte si otopové křivky Levné projekty vytápění Převody a pomůcky HOME
Vytápění - projektování - vývoj - výzkum
Aktivní
úspory tepla termohydraulickým řešením pro 21. století
XIV. díl - Termické vyvážení - světová novinka (do seriálu na TZB-info se nevešlo)
J.V.Ráž,
Dis.
Zeptáte-li
se kohokoliv "na čem vlastně závisí nastavení termostatické
hlavice", dostanete jednoznačnou odpověď, že "na teplotě vytápěné
místnosti". Zasvěcenější
dodají, že je to "teplota vzduchu" a zcela nezasvěcení
odpoví, že je to "teplota v místnosti, volená uživatelem". Jenže
- jak je to doopravdy ? Které parametry určují
nastavení hlavic a jak toto nastavení naopak ovlivňuje
funkci soustavy? Co se vlastně stane s otopnou soustavou když uživatelé v
rámci "volené teploty místnosti
otevřou hlavice naplno" ? Přirozeně dojde ke zvýšenému průtoku -
ale o kolik ? Jaký je vlastně v daných hydraulických podmínkách maximální
průtok stoupačkou ?
O kolik musí v místnosti poklesnout teplota, aby nastal maximální průtok
? Jaké jsou meze kolísání průtoků v dynamických soustavách ? O kolik
se automaticky
zvýší průtok otopnými tělesy vašeho souseda, když ve vašem bytě uzavřete otopná
tělesa ? Jak se vlastně dynamické otopné soustavy v reálném provozu
chovají ?
Pokud nedokážeme na tyto otázky odpovědět, pak si musíme přiznat,že
funkci dynamických soustav vůbec nerozumíme a proto je nemůžeme
projektovat tak, aby
fungovaly správně a ekonomicky. Musíme přiznat, že naše teoretické přednášky
na konferencích jsou určitě o něčem jiném, než o dnešních otopných
soustavách.
Jenže - chceme-li racionálně vyrábět, distribuovat, regulovat a
efektivně využívat tepelnou energii k vytápění, pak všem těmto otázkám
rozumět musíme.
Na druhé straně se ale za takovou neznalost nemusíme příliš stydět,
protože informace uvedené v tomto našem příspěvku jsou typu WORLD
INNOVATION.
Termické
vyvážení zajistí současně termickou i hydronickou stabilitu s plnými úsporami tepla z tepelných
zisků při správné funkci soustavy
Ukažme si výsledky, které
na tyto důležité otázky odpoví. Samozřejmě, že toho využijeme k propagaci
termohydrauliky a k důkazu, že je to jediná metoda, jak
dnešní dynamické soustavy správně projektovat,
jak jejich funkci pochopit a jak šetřit teplo.
V tomto příspěvku si ukážeme, že nastavení termostatické hlavice závisí například na počtu oken v místnosti,
na průměrech potrubí, na rychlosti proudící vody a
na dalších věcech, které se mohou zdát zcela irelevantní, ale
funkci i ekonomiku provozu dynamických soustav významně ovlivňují.
Rozhodně půjde o něco zcela jiného, než můžete číst ve
skriptech nebo slyšet na přednáškách a jsme přesvědčení, že mnoho
bystrých lidí tyto rozdíly pochopí.
Z těchto rozdílů pak už nebude těžké poznat, jak velký rozdíl je v
celkovém chápání oboru vytápění a mezi klasickým a
termohydraulickým řešením vnitřního
zařízení, vnějších rozvodných sítí, tepelných zdrojů, i veškerého řešení
regulačních procesů vedoucích k úsporám tepla.
Demonstrujme jednoduchý příklad řešení stoupací větve s
termostatickými ventily bez předregulace a bez regulačních šroubení,
abychom mohli lépe sledovat vliv
zdvihu kuželek TRV, vyvolaného dilatací teplotního čidla (nebo naopak manipulacemi uživatelů s termostatickými
hlavicemi), na funkci
otopné soustavy. Hned
na začátku je vhodné připomenout, že TRV
s předregulací fungují
úplně stejně, pouze s poněkud nižší autoritou kuželky.
TRV
bez předregulace, řešené v tomto příkladu, mají nejvyšší zdvih
kuželky omezen na hodnotu 0,7mm (přesně 0,66mm), aby nadměrným
zdvihem při plném otevření hlavice "nemohlo dojít ke zkratování
okruhů
soustavy"s nedostatkem oběhového množství ve vzdálenějších
bodech.
Požadované hodnoty průtokových součinitelů "Kv" (nebo požadované
tlakové ztráty okruhů otopných těles) jsou seřizovány pouze
zdvihem
kuželky, který při dané teplotě vzduchu "tv" odpovídá
stupni nastavení
termostatické hlavice na hodnotu "NH". Podle údajů výrobce
platí:
Je-li celý komplet TRV+hlavice vystaven teplotě t = 21°C, pak je
základního zdvihu kuželky hz = 0,44 mm dosaženo při nastavení
hlavice na hodnotu NH = 3.
Požadovaného hydraulického vyvážení vertikálního pásma stoupací
větve se tedy dosahuje pouze nastavením hlavic a úkolem projekčního
návrhu je zjistit takové nastavení hlavic "NH", které bude
současně
odpovídat požadovaným korigovaným průtokům "Gk" i požadovaným
teplotám vzduchu v místnostech "tv".
Mají
se přitom ověřit skutečnosti obecně považované za dávno
"vyřešené, známé"a klasickým projektem neřešené
- a sice:
1) Zda při teplotě vzduchu tv = 21°C má být hlavice skutečně
nastavena
na hodnotu NH = 3.
2) Zda je pravda, že při plném otevření hlavic "nemůže dojít
ke zkratování
soustavy", jak tvrdí výrobci a prodejci regulační
techniky.
Dále se má zjistit jaký průtok stoupačkou Gk1 nastane při plném
otevření hlavic a při jaké snížené teplotě vzduchu v místnosti
"tv1"
maximální průtok stoupačkou nastane funkcí TRV automaticky.
Výsledkem výpočtů, které vidíte je, že při nastavení hlavic na
hodnoty
Nh = 3, soustava nemůže vůbec fungovat. Pro dosažení požadovaných
průtoků se i při stejné výsledné teplotě místností ti = 20°C
pohybuje
správné nastavení hlavic v hodnotách NH = 4,20 až 5,40 a od údajů
výrobce se podstatně liší. Tím nechceme říci, že údaj výrobce
(NH = 3
při působící teplotě t = 21°C) je chybný. Právě naopak. Tento
údaj je
správný, ale úplně chybný je způsob, jakým dynamické otopné
soustavy projektujeme a provozujeme.
Uživatel je dokonce nucen manipulovat s hlavicemi, protože jinak by mu
otopná soustava nefungovala a takovéto výpočty jsou proto důležité
nejen pro uživatele soustav, ale i pro projektanty a hlavně pro výrobce
regulační techniky, kteří souhlasem s nesprávným projektováním
a provozem soustav s TRV vlastně degradují účinnost a správnou
funkci
svých vlastních výrobků.
Správné
rozdělení distribučního množství topné vody k jednotlivým otopným tělesům
není důležité pouze pro zajištění tepelné pohody v dané konkrétní místnosti,
ale je jednou z nejdůležitějších podmínek správné funkce otopné
soustavy jako celku. Mají-li být všichni uživatelé soustavy uspokojeni v
oprávněných nárocích na
zásobování teplem, NESMÍ BÝT V ŽÁDNÉM PŘÍPADĚ OTOPNÁ
SOUSTAVA ZKRATOVÁNA. Platí to v plné míře i pro dodavatele tepla,
protože při každém
zkratovém průtoku pro něho nastávají dva problémy současně.
Zaprvé se vystavuje kritice za nedotápění koncových bodů za zkraty a
zadruhé se mu z každého
zkratu navrací část vyrobeného tepla zpět, bez využití k vytápění,
což výrobu tepla prodražuje.
Jenže klasický způsob projektování a provozování dynamických
otopných soustav k vytváření zkratových průtoků přímo vybízí. Jak
vidíme na obr.1, omezení
maximálního zdvihu kuželky TRV zkratovým průtokům nezabránilo a výrobce
TRV jiný prostředek k dispozici nemá.
Při čtení tohoto našeho příspěvku jste jediní, kteří vidí přímý
důkaz toho, že manipulace s termostatickými hlavicemi (nebo omezené vytápění
v sousedním bytě)
je totéž, jako kdybyste dali lidem do ruky hasák, aby pracně
vyprojektované, pracně seřízené a pracně vyvážené otopné soustavy
zcela rozregulovali, se všemi
negativními důsledky pro funkci i ekonomiku vytápění a zlikvidovali
navíc i energii, vloženou do výroby a instalace regulační techniky, která
pak není schopna
vrátit astronomické náklady vložené do její výroby, formou adekvátních
úspor tepla z tepelných zisků. Jste jediní, kteří vidí, že naše obecně
vžité představy
o vlivu
hydraulické stability na
funkci otopných soustav, platí pro soustavy statické, ale pro
dynamické má výrazně převažující vliv termická stabilita a termické
vyvážení, které jsou dány nastavením termostatických hlavic.
Chceme-li šetřit teplo regulačními procesy (a jiné prostředky k úsporám
tepla nemáme), pak musíme
přesně vědět, jaké množství teplonosné látky máme čerpat a
jak toto množství máme lokálně regulovat. Vztahy mezi řídicími a řízenými
veličinami nemohou být
přitom náhodné, jak je tomu při klasickém projektování a
provozování dnešních dynamických soustav.
Pokud vám někdo řekne, že "nastavení termostatických hlavic závisí
na teplotě místnosti volené uživatelem" , nebo že "termohydraulický
výpočet soustavy je
zbytečnou vědou, která nemá na funkci soustavy podstatný vliv"
už budete vědět, že s vámi mluví člověk, který princip fungování
dynamické soustavy nechápe.
Budete vědět, že termické vyvážení znamená přiřazení
tlakových ztrát k řídicím teplotám a že nastavení termostatických hlavic závisí na:
1) Aktivační teplotě vzduchu "tv" vytápěné místnosti,
která však nemůže být volena vyhláškou č.152, ani uživatelem, protože
musí přesně odpovídat požadavkům
na projektovanou tepelnou pohodu v konkrétních
místnostech a zajišťovat termické vyvážení soustavy v koncových
bodech,na kterém závisí jak správná
funkce soustavy, tak ekonomika vytápění
formou úspor tepla z tepelných zisků.
2) Lokální teplotě přívodní vody "tp", ovlivňující
kondukčním ohřevem tepelnou dilataci teplotních čidel integrovaných
hlavic. Protože hodnota "tp" závisí na průměru
potrubí i na rychlosti proudění vody,
je na těchto hodnotách závislé i nastavení hlavice.
3) Lokální teplotě zpětné vody "tz", protože
z rozdílu "tp - tz" jsou počítány fyzikálně správné korigované
průtoky vody "Gk".
4) Na korigovaném průtoku vody "Gk", protože při
něm je v místnosti dosaženo teploty vzduchu "tv", která je
aktivační teplotou pro tepelnou dilataci teplotních
čidel a tato dilatace určuje zpětně
zase zdvih kuželky TRV, na kterém závisí průtok.
5) Lokálním diferenčním tlaku "Ho", který na
prahu konkrétního otopného tělesa ovlivňuje nastavení druhé regulace (u
TRV s předregulací), nebo proporcionální
pásmo XP (a tedy přímo i nastavení
hlavic) u TRV bez předregulace. U TRV s předregulací je pak nastavením
hlavic udržen zdvih kuželek, ke kterému se
vztahuje výrobcem deklarované nastavení
předregulace pro požadovanou hodnotu Kv.
Budete vědět, že nastavení hlavic TRV má důsledky, dalece přesahující
eventuální problém lokálního uživatele otopné soustavy. Na obr.1 je
fyzikálně správný
korigovaný průtok stoupačkou Gk = 789,56 kg/h při tlakové ztrátě
stoupačky Dp
= Ho = 8,5 kPa. Avšak při plném otevření hlavic (nebo poklesne-li teplota
vlivem
omezeného vytápění v sousedních bytech z hodnoty "tv" na
hodnotu "tv1") bude touto stoupačkou proudit 1372,14 kg/h, při
stejné tlakové ztrátě (!), takže
většina regulátorů diferenčního tlaku vlastně "nic nepozná",
nebo není schopna plně udržet projektované podmínky.
Mohou-li v dynamické otopné soustavě nastat při stejné tlakové
ztrátě dva diametrálně odlišné průtoky, pak se tato soustava hydraulickými
prostředky vyvážit NEDÁ. Celé klasické (hydraulické) projektování
a klasické vyvažování, založené na hydraulických principech, pak
investorovi
negarantuje, že v reálném provozu nastanou projektované parametry díla.
To ovšem může znamenat velký problém pro funkci i pro stabilitu celé
rozvodné sítě. Když pro demonstraci myšlenky vše zjednodušíme, tak si
můžeme představit
rozvodnou síť s deseti objekty, z nichž každý má deset podobných
stoupaček a původně projektované oběhové množství topné
vody na počátku sítě
10 x 10 x 789,56 = 78956 kg/h, zatímco vnitřní otopné soustavy
objektů by měly při své stejné tlakové ztrátě průtok 10 x 10 x
1372,14 = 137214 kg/h.
Z teorie hydraulického vyvažování vyplývá, že změna diferenčního
tlaku na počátku rozvodné sítě se projeví jednotně u všech připojených
objektů, ve kterých se
úměrně změní průtok. Jenže tato "jednotnost a úměrnost"
při manipulacích s termostatickými hlavicemi nebo při omezování vytápění
v sousedních bytech
zachována NENÍ a proto dojde k vážné destabilizaci funkčních
parametrů celé rozvodné sítě. Teorie hydraulického vyvažování totiž
připouští změny hydraulických
poměrů na počátku sítě, ale pro její platnost nesmí
být manipulováno s hodnotami hydraulických poměrů v koncových bodech,
jak se to děje na prahu otopných
těles při uživatelských manipulacích, doporučovaných prodejci
regulační techniky a dokonce
i odborníky !
Destabilizovaná rozvodná síť pak nemůže zajistit ani správné zásobování
odběratelů teplem, ani ekonomickou výrobu a distribuci tepla bez zkratových
průtoků.
Není třeba připomínat, že správnou funkci a úspornost vytápění
mohou zajistit jen soustavy a sítě stabilizované. Rozdíl mezi
klasickou a dynamickou soustavou
je pak v tom, že klasické soustavě stačila pouhá hydraulická
stabilita, ale u dynamické soustavy musí být navíc zajištěna i termická
stabilita a jste první,
kteří takový důkaz vidí. Jestliže se tedy dynamické otopné
soustavy chovají hlavně podle vlivu fyzikální veličiny (teploty),
který při projektování vůbec neřešíme,
pak nemá smysl na seminářích a konferencích dále předstírat, že
"vytápění rozumíme, že je nám dávno všechno jasné a že máme
energii pod kontrolou".
Existoval jeden velmi moudrý člověk a skutečný odborník
(Stanislav Machač), který s oblibou říkal, že "VE VYTÁPĚNÍ JSOU
POLOVIČNÍ VĚDOMOSTI
NEBEZPEČNĚJŠÍ, NEŽ DOKONALÁ NEZNALOST".
"Že jsme zapomněli vysvětlit, jaký je vztah mezi nastavením
termostatických hlavic a okny, případně druhem jejich zasklení" ?
Nezapomněli. Aktivační teplota
vzduchu, která ovlivňuje nastavení termostatických hlavic, je funkcí
váženého průměru vnitřních povrchových teplot stavebních konstrukcí
obklopujících vytápěnou
místnost a požadované výsledné teploty v této místnosti (ti°C
dle ČSN 06 0210). Transparentní (průsvitné) stavební konstrukce mají většinou
výrazně nižší
povrchovou teplotu a proto místnosti s větším počtem oken (nebo
obecně s větším poměrem prosklených ploch) vyžadují při stejné výsledné
teplotě (například
ti = 20°C) vyšší teplotu vzduchu "tv", kterou jsou teplotní
čidla aktivována a která v dynamických soustavách řídi průtoky teplonosné látky.
Pokud se v hodnotě
aktivační teploty spleteme o 1°C, může mít otopná soustava o 480%
(ano, nejde o chybu) jiné tlakové ztráty než z klasického výpočtu předpokládáme
a proto
byla dojemně úsměvná snaha legislativy, ve vyhlášce č.152
stanovit tuto teplotu podle počtu ochlazovaných stěn, bez přihlédnutí k
jejich tepelně technickým
vlastnostem, počtu oken, ke konkrétní stavební dispozici dané místnosti,
k teplotám v sousedních místnostech a k mnoha dalším vlivům.Jde o
typickou ukázku,
jak sama legislativa potřebuje mít k dispozici termohydraulický výpočtový
model, aby se mohla zdržet "úsměvných doporučení a rozhodnutí".
V oboru vytápění
prostě existuje mnoho oblastí, které žádnými direktivami řešit
nelze a mohou být řešeny jen konkrétními technickými výpočty. Vždy
jsme našim odborníkům
nabízeli spolupráci a tato nabídka je tím aktuálnější, čím více
se termohydraulické řešení oboru vytápění vzdaluje "hydraulickému
myšlení".
Nastavení hlavic je důležitější než hydraulické výpočty,
protože určující termickou stabilitou řídí hydraulickou stabilitu soustav i rozvodných sítí
Vidíme, že nastavení termostatických hlavic, ovlivňuje chování
dynamických otopných soustav (a tím i jejich ekonomiku a funkci) podstatně
více, než vlastní
hydraulické výpočty tlakových ztrát potrubí a armatur, na které
se omezuje klasické řešení oboru vytápění. V dynamických soustavách
jsou průtoky řízeny
termicky a neřešení tohoto fenoménu znamená neřešení základního
funkčního principu vytápění v současných otopných zařízeních. Vliv
provozního seřízení
termostatických hlavic není lokální záležitostí uživatele bytu,
ale promítá se do vnějších rozvodných sítí, do směšovacích poměrů
i do seřízení všech prvků
zdrojů tepla.
Předložili jsme vám výsledky, "které ještě nikdy nikdo neviděl",
abyste mohli být první, kdo si tyto důležité souvislosti uvědomí. Výrobci
regulační techniky
svou jedinou možnost (konstrukční omezení maximálního zdvihu kuželky)
již vyčerpali. Nyní vše závisí už jen na projektování oboru vytápění
a jde přitom
o víc, než o lokální problém v bytě. Na Internetu se lze přesvědčit,
že jde doslova o zachování systémů CZT s udržitelnými cenami výroby a
distribuce tepelné
energie tak, aby se spotřebitelé neodpojovali. Internet je přeplněný
nabídkami nejrůznějších služeb a poradenských činností údajně směřujících
k zajištění
tepelné pohody i k úsporám tepla a přitom existují "výsledky,
které ještě nikdo neviděl", takže nabízeným službám chybí jakýkoliv
podklad, aby mohly svá
tvrzení opřít o nějaký
fyzikální základ. V oboru vytápění jsou bohužel důležitá rozhodnutí o projektování nebo o provozu
otopných soustav až příliš často činěna
bez jakýchkoliv důkazů nebo fyzikálních podkladů,
pouze na základě ničím nepodložených osobních názorů a mýtů.
Termohydraulika je připravena organizacím,
podnikatelským subjektům i jednotlivcům příslušné informace
poskytnout. Zájemci se mohou případně zúčastnit i odborných
schůzek.
Informace, které jsme
zde uvedli, v dynamických otopných soustavách platí obecně a dosažení
správné funkce s plným využitím tepelných zisků k úsporám tepla,
vyžaduje jejich
respektování, včetně změny klasického projektování na termohydraulické.
Dynamické otopné soustavy (narozdíl od statických soustav) vyžadují
termické vyvážení,
které klasické (hydraulické) projektování oboru vytápění neřeší. Termické
vyvážení
a s ním i správnou funkci a ekonomiku vytápění,
lze zajistit u
všech soustav (samozřejmě i stávajících) velmi jednoduše, protože spočívá
pouze v jiném seřízení stávající regulační techniky. S přibývajícím
stavem
zateplování budov nakonec zjistíme, že termické vyvážení potřebují
všechny objekty, které jsme v rámci zákona 406/2000 Sb. vybavili dynamickými
regulačními
prvky (TRV) a to i přesto, že snížené tepelné výkony budeme správně
řešit změnou
teploty topné vody, při
zachování průtoků. Termické vyvážení se totiž realizuje
tepelným působením soustavy na teplotní čidla prostřednictvím
korigovaných průtoků teplonosné látky. Korigovaným průtokům je potřebné
přizpůsobit seřízení
regulačních prvků (například i "druhé" regulace TRV) a
to jsme v klasických projektech neučinili, protože klasické projektování to neumí.
Můžeme to ale poměrně
snadno napravit fyzikálně správným seřízením regulačních prvků.
Autorské upozornění
Termohydraulické řešení správné funkce a ekonomického provozu
vytápění je odborníky přijímáno kladně a zvítězilo i jako optimální
řešení úprav tepelných výkonů
otopných soustav po zateplení budov, při zachování původních průtoků
teplonosné látky. Zachovat původní průtoky je potřebné proto, aby
vlivem snížených průtoků
nedošlo k poklesu
koncových teplot
rozvodných sítí.
Ale všimněte si, že se v příkladu termického vyvážení
termohydraulicky řešené stoupačky na obr.1 vyskytují průtoky "Gk"
a "Gk1", ale nikoliv průtok "G kg/h".
V roce 2005 byla vypracována studie úprav tepelných výkonů otopných
soustav po zateplení budov a současně byla metoda aplikována na konkrétních
projektech
v praxi, přičemž projektované soustavy již pracovaly s průtoky "Gk".
Klasicky projektované soustavy pracují s průtoky "G", jsou
proto seřízeny a vyváženy chybně
a na úpravu výkonů po zateplení objektů připraveny nejsou. Ještě
horší situace je v soustavách, kde při naplnění požadavků zákona
406/2000 Sb. byla regulační
technika instalována a seřízena podle tzv. "tabulkových hodnot
průtoků".
V roce 2007 byly na našich stránkách publikovány nové teplotní
parametry po zateplení budov
a přední český odborník (Ing.V.Valenta) dospěl výpočtem ke stejným
výsledkům. V obou případech shodných výsledků je však pro jejich
úspěšnou aplikaci podmínkou, aby v otopných soustavách byl (před
zateplením i po zateplení
objektů) průtokem teplonosné látky důsledně zajištěn požadovaný
přenos tepla k jednotlivým tělesům (před zateplením původní přenos,
po zateplení přenos nový).
Cca 98% všech otopných soustav v ČR pracuje s průtoky "G
kg/h", které přenos tepla neřeší a je proto potřebné v nich
zajistit termické vyvážení, jehož nedílnou
součástí korigované průtoky "Gk" jsou. Doporučujeme
všem majitelům a správcům objektů hromadné bytové výstavby (panelových
domů), aby si zajistili změnu
průtoků "G" na hodnoty "Gk"
jednoduchou úpravou seřízení bytové regulační techniky a předešli tak
pozdějším problémům.
Sdělujeme tyto důležité informace jak dodavatelům a spotřebitelům
tepla, tak i legislativcům, zákonodárcům a politikům, protože jde o téměř
beznákladové řešení
ekonomiky vytápění s celoplošným působením a v neposlední řadě
o problematiku systémů CZT, zásobujících polovinu bytů v ČR. Termické
vyvážení se zajištěným
přenosem tepla odstraní všechny poruchové stavy, omezí hlučnost
a soustavy jsou současně připraveny na vysoce ekonomický provoz po
zateplení objektů,
s libovolnou úpravou teplotních parametrů. VŠECHNY DYNAMICKÉ
SOUSTAVY POTŘEBUJÍ TERMICKÉ VYVÁŽENÍ Z PRINCIPU SVÉ FUNKCE, BEZ OHLEDU
NA STAV ZATEPLENÍ BUDOV a je koncepční i ekonomickou chybou čekat, až bude
zateplování budov dokončeno.
Zateplení každého
stavebního objektu by mělo být automaticky spojeno s
termickým vyvážením jeho otopné soustavy.
V již zateplených objektech je nutné provést termické vyvážení
dodatečně, protože jde o vyvážení FUNKČNÍ a nelze
bez
něho ani zajistit
správnou základní funkci dynamických soustav, ani transformovat tepelné zisky plně
do úspor tepla.
Tak, jako v současnosti
společně pracují funkčně nevyvážené soustavy zateplených a
nezateplených budov, mohou společně pracovat i soustavy funkčně
vyvážené. FUNKČNĚ NEVYVÁŽENÉ otopné soustavy jsou
zdrojem hluku, provozních poruch, nízké účinnosti regulačních procesů,
nestabilních hydraulických
poměrů a neekonomické výroby a distribuce tepla.
FUNKČNĚ VYVÁŽENÉ otopné soustavy jsou naopak již plně připraveny
pro vysoce ekonomický provoz s novými teplotními parametry teplonosné látky,
vykazují
ekonomičtější provoz již v průběhu postupného zateplování
ostatních objektů a po dokončení stavebních úprav objektů společně připojených
k síti plně stabilizují
hydraulické poměry, zajišťují nejvyšší účinnost regulačních
procesů a optimalizací pracovních parametrů i nejekonomičtější výrobu
a distribuci tepla z pohledu
jeho dodavatele. Dodavatelé a distributoři tepla by proto FUNKČNÍ
(TERMICKÉ) VYVÁŽENÍ dynamických otopných soustav měli požadovat
jako důležitou
podmínku ekonomického zásobování teplem.
Závěr pro teorii (teorie sice může být "suchá",
ale tento odstavec si rozhodně přečtěte)
Klasické řešení a klasické projektování oboru vytápění
nezajišťuje v obr.2 z vyznačených funkčních závislostí ani jediný
bod. Při klasickém řešení proto neznáme
ani základní průtoky Gk (klasicky projektujeme na hodnoty G),
ani závislost průtoků teplonosné látky na funkčních parametrech
soustavy, proto nemůžeme chování
dynamických otopných soustav ani předpokládat a jejich funkci v
podmínkách reálného provozu vůbec NEROZUMÍME. Kdo dokonale
rozumí hydraulice nebo
hydronice, ten v oboru vytápění rozumí jen jeho pomocné veličině,
ale nikoliv oboru samotnému, protože obor vytápění je řádově složitější,
než jen práce
s pouhou teplonosnou látkou. Vycházíme-li přitom navíc jen z pouhých
hydraulických výpočtů,
měli bychom být ve svých výrocích daleko pokornější.
Je otázkou, proč na různých konferencích a seminářích o funkci
dynamických otopných soustav zasvěceně přednášíme a doporučujeme různá
pravidla pro jejich
projektování, vyvažování a provozování, když klasické řešení
oboru vytápění získat takové znalosti vůbec neumožňuje. Až neuvěřitelně
pak působí absence odpovědi
na druhou otázku "jak je vůbec možné, že z těch tisíců
topenářských odborníků, denně pracujících s TEPLEM, se všichni zabývají
pouze hydraulikou, která je
neřešeným TEPLEM řízena a plně určována". Mezi tyto
"tisíce" patří dokonce i sami někteří výrobci regulační
techniky, z jejich podkladů je zřejmé, že nechápou,
jaké údaje by měli projektantům poskytnout, o prodejcích ani nemluvě.
Sama neznalost ještě není katastrofou, ovšem jen pro toho, kdo je ochoten
se poučit. Kde
tato ochota chybí, tam je dosažení úspor tepla nereálné.
V reálném provozu se vytápění
často omezuje (nebo i zavírá) a do vykazovaných "úspor tepla" jsou pak
započítány
i stavy, které ve skutečnosti žádnými
úsporami tepla nejsou, protože jsou spojeny s poklesem vnitřní
teploty vytápěných místností. Všechny tyto provozní podmínky dohromady nám pak přinášejí 12%
"úspor", místo dosažitelných cca 40% úspor tepla z reálně
působících tepelných zisků. Protože "lidský faktor" uzavíráním
otopných těles teplotu vytápěných
místností snižuje a protože snížení teploty místností o 2°C se
přibližně rovná vykazovaným 12% "úspor tepla", může to také
znamenat, že skutečné úspory tepla
klasicky projektovanou regulační technikou mohou být i nulové, jak
ukázal někdejší "vídeňský experiment", který doložil "úspory
tepla" v hodnotě -2% (lze vysvětlit
právě zkratovými průtoky po uživatelských zásazích).
Povolením vzniku zkratových průtoků uživatelskými manipulacemi s
termostatickými hlavicemi klasická teorie vytápění odborně zcela
selhala, protože se provinila
proti nejbanálnějším vzorečkům přenosu tepla teplonosnou látkou
a porušila zásadu, že ŽÁDNÁ OTOPNÁ SOUSTAVA BÝT ZKRATOVÁNA NESMÍ. Učinila
tak
v bláhové naději, že "dynamická otopná soustava zkratové průtoky
sama vykompenzuje", protože vztahy mezi řídicími a řízenými veličinami
regulačních procesů
v dynamických soustavách neuměla spočítat. Zapomněla, že špičkoví
němečtí odborníci profesor H.Esdorn a A.Ritter by se bývali "takovou
prkotí" jistě vůbec
nezabývali, kdyby šlo skutečně o "prkoť" a nikoliv o nejdůležitější
podmínku správné a ekonomické funkce dynamických otopných soustav.Tou
podmínkou
je, aby dynamický atraktor otopné soustavy nevybočil z požadovaných
závislostí řízených veličin na veličinách řídicích a irelevantní uživatelské
zásahy i vypínání
otopných těles tuto podmínku zásadním způsobem porušují. To vše
jsou důvody, proč regulační technikou šetříme 12% tepla místo 40%,
které by regulační
technikou být ušetřeny měly. Nemáme dokonce jasno ani v tom, co úspory
tepla jsou a co nejsou. Nebudeme-li vůbec vytápět, pak to neznamená,
"že jsme
ušetřili 100% energie na vytápění", protože úspory se
vztahují ke stavu, kdy budovy a místnosti vytápěné jsou - a dokonce bez
jakéhokoliv snížení vnitřní teploty.
Za "úspory tepla" proto nemůžeme vydávat ani teplotní útlumy,
ani otopné přestávky, ani vypínání otopných těles uživateli bytů. K tomu všemu bychom žádnou
nákladně vyvíjenou a vyráběnou regulační techniku vůbec nepotřebovali.
Sama její výroba však spotřebovává obrovské množství energie, lidské
práce i finančních
prostředků. Mohou-li vykázané úspory tepla činit -2% a včetně
vypínání těles jen 12% místo 40% pro které byla vymýšlena, vyvíjena a
je vyráběna, pak Esdorn
a Ritter skutečně věděli co dělají a o "prkoť" opravdu
nejde. Po celých desetiletích tápání, falešného sebeuspokojení a někdy
i nadutého chvástalství, vyplývajícího
z řešení pouhé pomocné veličiny, nám
Termohydraulika poprvé umožnila pracovat se všemi parametry oboru vytápění a projektováním otopných
soustav úspory
tepla skutečně řešit. Kdo takovou revoluční změnu nepochopil, může
ji nazývat "prkotí", ale jiní odborníci naopak říkají,
že Tremohydraulika představuje největší
pokrok oboru vytápění za
posledních 80 let.
Kdo podezírá dodavatele tepla z nadměrného zvyšování cen
tepelné energie, může se i mýlit. Koncové regulační prvky jsou
kvantitativní, snižují průtoky topné
vody a tím i přenosovou schopnost rozvodných sítí, takže na trase
ke spotřebičům narůstá poměr tepelných ztrát k přenášenému tepelnému
výkonu a podíl cen
vyráběné energie k energii spotřebované pro skutečné vytápění
narůstá také. Ale "hydraulické chápání" oboru vytápění se v
minulosti mýlilo již tolikrát, že tím už
rozhodně nemůže překvapit, stejně jako dnes již poskytuje jistotu,
že úspory tepla a problémy oboru nevyřeší.
Termické vyvážení je světovou novinkou, umožňuje výše
uvedené problémy vyřešit a navrhovat regulační techniku s úsporami
tepla v plné úrovni tepelných zisků.
Závěr pro praxi
Termicky vyvážená soustava je připravena do 30-ti minut přejít
na libovolný tepelný výkon pouhou změnou teplotních parametrů na počátku
sítě. Soustava bez
termického vyvážení nesplní podmínky bezporuchového ekonomického
provozu po zateplení budov ani kvalitativní úpravou teplotních parametrů,
ani kvantitativní
úpravou průtoků topné vody. Z principu své funkce musejí být
termicky vyváženy všechny soustavy s regulační technikou, tedy v zateplených
i nezateplených
budovách. Protože termické vyvážení může být v otopných
soustavách s regulační technikou prováděno i dodatečně,
nabízíme tuto novou možnost úprav pro
zvýšení úspor tepla všem podnikatelských subjektům a firmám, včetně
bytových družstev a majitelů obytných domů.
Podklady
Software Superdim Advanced Thermo Hydraulic
Obr.1 Závislost průtoků na zdvihu kuželky, nebo na poklesu řídicí teploty místností.
Pokles
teploty v sousedním
bytě sníží teplotu místností
a vyvolá cca dvojnásobný
průtok, který zvýší hladinu
hluku. Většinou se přitom
přiváděné teplo nezpracuje
a jeho část se navrací zpět
do zdroje tepla, bez plného
využití k vytápění.
Uzavírání otopných těles
v dočasně neobývaných
místnostech je tak nejen
zdrojem funkčních poruch
a zvýšené hlučnosti, ale je
i neekonomické z hlediska
provozu soustavy jako celku.
Ho1= 8,5 kPa!
Strmost regulace je v provozu větší než běžně předpokládáme. K vyvolání cca dvojnásobných průtoků stačí pokles aktivační teploty cca o 1°C
Vysoká
citlivost TRV na hodnotu řídící teploty je výbornou vlastností pro
automatické regulační procesy, ale velmi nebezpečná pro správnou funkci
soustav s irelevantními regulačními zásahy, při kterých je fyzikální
vztah mezi řídicími veličinami (tv°C) a řízenými veličinami
(Gk kg/h) narušen.
Je-li "poruchovou veličinou" pouhý pokles teploty místnosti
(bez uživatelských manipulací s termostatickými hlavicemi), soustava má
možnost
automatického návratu k projektovanému stavu se správnou funkcí. Po
uživatelských manipulacích však nastavení hlavic do "termicky vyváženého"
stavu zpět uvedeno není (a ani nemůže být, protože klasický
projekt takové nastavení hlavic neobsahuje) a v soustavě zůstávají trvalé
regulační
poruchy negativně ovlivňující funkci, včetně zkratových průtoků,
negativně ovlivňujících ekonomiku vytápění. Na správnou funkci
dynamických
otopných soustav i na ekonomiku vytápění, mají uživatelské
manipulace destrukční vliv. Zkratové průtoky bývají po těchto manipulacích
trvalé.
Termická stabilita
Pro správnou dynamickou funkci je nutné termické vyvážení.
Rozdělení
distribučního množství topné vody
U hydraulických (statických) soustav zajišťovala hydraulická
stabilita správné
rozdělení distribučního množství bez ohledu na teplotní stav vytápěných
místností.
Stačilo proto hydraulické vyvážení okruhů a mohli jsme se
spolehnout, že průtoky budou odpovídat seřízeným hydraulickým odporům
při "jakékoliv teplotě
místností". Mezi průtokem a tlakovou ztrátou byl neměnný
vztah a každému průtoku tak odpovídala jen "jedna tlaková ztráta".
U termických (dynamických) soustav hydraulické vyvážení správné
rozdělení distribučního množství nezajišťuje, protože "jedné
tlakové ztrátě" odpovídá mnoho
různých průtoků. Pro zajištění "těch správných průtoků,
potřebných pro jednotlivá otopná tělesa i stoupací větve", proto musí být
"jedna tlaková ztráta" přiřazena
právě k "jedné vnitřní teplotě místnosti".
Toto "přiřazení" se nazývá termickým vyvážením a jeho
důsledkem je termická stabilita, která zajišťuje hydraulickou stabilitu
soustavy bez zkratových průtoků,
narušujících funkci i ekonomiku vytápění. Současná ekonomika vytápění
vyhání ceny nahoru a po zateplení budov se ještě zhorší, protože bez
patřičných úprav
se výrazně zhorší podmínky pro ekonomickou výrobu, distribuci a
racionální využití vyrobeného tepla regulačními procesy, jejichž účinnost
silně poklesne.
Ve snaze o udržitelný stav ekonomiky vytápění budov připojených
na sítě CZT bylo proto rozhodnuto o termických
úpravách při zachování průtoků a
tyto termické
úpravy je potřebné v Evropě provést cca u poloviny
všech bytových objektů.
Jenže - termické úpravy spočívají ve snížení teplotních parametrů
topné vody při
zachování původních průtoků a nemá.li po snížení teplotních
parametrů dojít k nedotápění, musejí původní průtoky (které budou
zachovány) při nových teplotních
parametrech odpovídat požadovanému přenosu tepla. Této fyzikální
podmínce, bohužel, klasicky projektované soustavy vybavené podle zákona
406/2000 Sb.
regulační technikou nevyhovují, protože přenos tepla nebyl
klasickým projektováním řešen a všechny tyto soustavy musejí být vyváženy
termicky. To je i hlavní
důvod snahy, pro tyto účely sestavit nový pracovní tým a nečekat,
až "hydraulické myšlení" opět způsobí národohospodářské
škody a bude se ve svých závěrech
a doporučeních tradičně opět mýlit, jako v případech hydraulické
stability, stropů panelových domů a v mnoha dalších.
Celé termické vyvážení na průtoky odpovídající požadovanému přenosu
tepla přitom není na poměru "zateplených a nezateplených budov"
závislé a projektanti
vytápění by s tímto obrovským objemem projektové práce měli
urychleně začít, aby se nevyřešenými fyzikálními podmínkami ekonomika
vytápění v krátkém
budoucím období ještě nezhoršila. Nejsou k tomu potřebné téměř
žádné finanční náklady, protože se vše řeší pouze správným seřízením
stávajících armatur.
Toto seřízení nemusí být provedeno pouze u soustav, které byly
projektovány termohydraulicky a proto již v základním seřízení regulační
techniky osazené podle
zákona 406/2000 Sb., termické
vyvážení
obsahují.
Obr.2
Zjednodušený graf závislosti průtoků na řídicí teplotě "tv".
Průtoky jsou
i při
stejném diferenčním tlaku různé, proto
hydraulické vyvážení
nestačí a dynamická soustava
potřebuje ke své správné
funkci termické vyvážení.
Abychom získali
lepší představu o automatickém vlivu řídicí teploty "tv"na průtoky
topné vody
v dynamických soustavách, jsou numerická data z obr.1 převedena v
obr.2 do zjednodušené
grafické podoby.
Zjednodušení spočívá v tom, že základní pracovní průtoky
"Gk" (vztažené k základní teplotě
místnosti "tv") byly s maximálními průtoky "Gk1"
(odpovídajícími teplotě "tv1") propojeny
pouze lineární spojnicí dvou bodů. Ve skutečnosti jsou to samozřejmě
křivky, protože průtok
v závislosti na zdvihu kuželky není lineární. Zvolené lineární
propojení je však přehlednější
(oba vyznačené body úseček jsou platné) a celý graf nám má sloužit
k jinému účelu.
U TRV jsme většinou dobře schopni chápat průběh závislosti průtoku
na řídicí teplotě mezi
pracovním a závěrným bodem zdvihu kuželky, ve kterém je průtok
nulový. K tomuto průběhu
se většinou vztahují i všechna opatření, která projektováním řešíme
(přepouštění, stabilizace,
atd.). Vztahy mezi pracovním a závěrným bodem ale nejsou pro funkci
a ekonomiku vytápění
tak důležité, jako právě vztahy mezi pracovním a maximálním
bodem, které ukazuje obr.2.
V obr.2 jsou "pravé" body úseček pracovními průtoky
a "levé" body vyznačují průtok,
odpovídající plnému zdvihu kuželky způsobenému uživatelem, nebo
poklesem teploty,
vyznačené na horizontální ose.
Například těleso -207- má projektovaný pracovní bod: Gk = 69,17
kg/h a Gk1 = 154,94 kg/h,
zatímco těleso -408- má projektovaný pracovní bod: Gk = 129,17 kg/h
a Gk1 = 147,63 kg/h.
To znamená, že hodnoty "zkratových průtoků" i rozsahy
mezi pracovními teplotami a jejich
poklesem, jsou v jednotlivých místnostech různé a nelze na ně
reagovat žádným jednotným
opatřením, například hydraulickým vyvažováním.
Platí to samozřejmě i u TRV
s předregulací, protože i u nich se zdvih kuželky mění s řídicí
teplotou nebo zásahem uživatele,
pouze s poněkud menší autoritou. Autorita závisí na
hodnotě nastavení předregulace
a u TRV s téměř otevřenou předregulací může být stejně
vysoká, jako ve zde uvedeném příkladu.
Zabránit "zkratovým průtokům" je však nutné jak z
hlediska vlastní funkce soustavy, tak
i z hlediska ekonomiky vytápění. Například v oblasti "zkratových
průtoků" způsobených
poklesem teploty v sousedním bytě TRV nešetří teplo z tepelných
zisků, protože se snaží
dohnat teplotní deficit na hodnotu, na kterou jsou nastaveny. Naopak,
"zkratové průtoky"
způsobené uživatelem navíc vracejí část vyrobeného tepla zpět
do zdroje bez využití k
vytápění, protože plnou hodnotu přivedeného tepla nestačila
zpracovat instalovaná otopná
tělesa, jejichž otopná plocha je pro zvýšený přenos tepla
nedostatečná.
Vidíme tedy, že správnou a ekonomickou funkci dynamických soustav nemůžeme
zajistit
žádnými "hydraulickými" prostředky a každá dynamická
soustava musí být vyvážena
termicky.Termické vyvážení soustavy nelze zajistit jinak, než
termohydraulickým řešením.
Gk
Gk1
Gk
Gk1
Ho = Ho1 = 8,5 kPa
Termické
vyvážení zajistí, že průtoky Gk nastanou
při projektovaných teplotách místností, což žádné
klasické projektování a vyvažování nezajišťuje.
Klasicky projektované průtoky "G" leží zcela mimo
vyznačené úsečky, s různou diferencí od správných
hodnot "Gk" a "Gk1", což dokazuje nevhodnost
klasického projektování dynamických soustav.