Ústřední vytápění a jeho historie

Od Džoserovy pyramidy mělo stavitelství na svůj vývoj zhruba 4700 let. Vytápění ve formě lokálního ohniště je sice mnohem starší než pyramidy, ale ústřední vytápění v dnešní podobě známe sotva 150 let. Mezi lokálním a ústředním vytápěním je obrovský rozdíl ve fyzikální podstatě, funkci i v možnostech, které si někdy dodnes pleteme. Od ústředního vytápění požadují někteří, dokonce i odborníci, stejné vlastnosti jako od obyčejných kamen, do kterých lze lokálně přiložit.

Proto nám píší „odborné články“ o možnostech úspor tepla „nesouběžným“ ústředním vytápěním. Zavádějí různá měření motivující laika k „úsporám“ vypínáním otopných těles a podobné nesmysly. Ústřední vytápění je přitom soustavou, ve které z fyzikálních důvodů libovolně měnit lokální teplotu nesmíme. A žádné vlastnosti kamen nemá.

 

Autor článku: Jiří V. Ráž, DiS

 

„Jsou obory, kterým lze snadno porozumět, ale vytápění takovým oborem není. U kávy se pohodlně posaďte a začtěte se do tajemství oboru, který je krásný, protože je složitý. Kromě optiky jsou v něm obsaženy všechny obory ostatní, od hydrauliky přes termiku až po pružnost a pevnost. A to je pořádné sousto i pro odborníky. Po půlstoletí působení v tomto oboru jsem si vědom, že psát o něm je potřebné s respektem i populárně. A proto ta káva a tematické odlehčení.“

 

Obor vytápění už ví, co chce, ale musí to plně pochopit a rozvinout

 

První skutečně funkční vytápění umožňují až v první polovině 20. století oběhová čerpadla. Už tehdy se ví, že k cirkulačnímu oběhu vody musí čerpadlo přidat „nějakou“ energii, ale neví se jak velkou.

Tlakové ztráty při proudění vody, třením v trubkách i změnami směru, se sice už počítají podle Rietschelových a Gregorových tabulek, ale teprve kolem roku 1965 se v Anglii dostává do rukou hydrauliků počítač. Což umožní významně zpřesnit hydraulické výpočty implicitním a transcendentním White-Colebrookovým vztahem.

Bez počítače je neřešitelný, protože obsahuje neznámou na obou stranách rovnice a ještě k tomu pod odmocninou a pod logaritmem. Ale součinitel tření lze již počítat ve dvou oblastech proudění kapaliny, laminární a turbulentní.

Protože počítač každý nemá, ze zpřesněných hydraulických výpočtů vznikají pro projektanty Laboutkovy a Suchánkovy tabulky. Ty jsou doplněné v roce 1977 ještě tabulkami Rážovými, které přidávají navíc výsledky v oblasti přechodového proudění. Publikovány jsou v roce 1980 v katalogu tehdejšího VVÚ-SZP. Je to ten výzkumný ústav, kde vznikly panelové domy VVÚ-ETA.

Velmi přesné tabulky už obsahují výsledky pro laminární, přechodové i turbulentní proudění, ale jsou jen pomůckou pro projektanty. Významným zpřesněním hydraulických výpočtů a zavedením průtokových součinitelů „Kv“ i pro radiátorové armatury (konkrétně pro tehdejší armaturku Myjava, opět v katalogu VVÚ-SZP, tedy dříve než se zahraniční odborníci a výrobci armatur zorientovali) začala éra hydrauliky, která se však dál opírá jen o předpoklady.

A to je ve vytápění špatně.

 

ústřední vytápění

 

Stačí jediný chybný předpoklad a bludy mohou být systematizovány do vysoce rozvinutých a racionálních schémat, vyznačujících se vysokým stupněm konzistentnosti…

 

Těch předpokladů je v klasickém oboru vytápění až příliš mnoho. Výpočty potrubí, čerpadel, otopných těles i všech armatur se provádějí jen s předpokládanými teplotami vody, které se nikde v otopné soustavě nevyskytují. A takto chybně se v drtivé většině případů počítá ústřední vytápění dodnes.

Je jasné, že i kdybychom hydrauliku ovládali brilantně, každoročně o ní pořádali nesčíslné množství seminářů i přednášek a nabídkami na realizaci „hydraulického vyregulování“ zaplnili celý internet, vytápění rozumět nebudeme.

Topenářské výpočty, založené na zpřesněných hydraulických výpočtech a pouze předpokládaných teplotách vody, totiž řeší pouze cirkulační „vodovod“, nikoliv vytápění. Otopné soustavy jsou ještě navíc vybaveny armaturou, která všechny odborné i laické představy o závislosti průtoků na hydraulických poměrech zhatí. Po hydraulickém vyregulování nám totiž cirkulační vodovod zůstane.

Věděl to i kolega Robert Petitjean, belgický elektrikář a autor hydraulického vyvažování. Jeho důležité upozornění, že soustava za poslední vyvažovací armaturou (na patě stoupací větve) musí být vyregulována správně, zůstalo obecně nepochopeno a opomíjeno.

Má-li například otopná soustava osmipodlažního objektu deset oboustranných stoupaček, musí být správně vyregulováno nejméně 170 armatur. Nikoliv pouze 10 armatur na patách stoupacích větví, které jsou přitom vyregulovány na klasicky určený chybný průtok a proto chybně. Oněch 160 armatur na otopných tělesech musí být vyregulováno nejen na průtoky správné, ale navíc musí být termicky vyváženo. Aby TRV mohly správně fungovat a přitom současně šetřit teplo z tepelných zisků.

 

Vznik fám, mýtů a chimér

 

Dodnes si i mnozí odborníci myslí, že průtoky se řídí jen hydraulickými poměry. Proto je měří, porovnávají s klasicky projektovanými chybnými průtoky a instalovanými armaturami se ty chybné průtoky snaží zajistit.  Dnešní otopné soustavy však obsahují termostatické ventily, vynalezené v roce 1943 panem Danfossem. A průtoky se řídí teplotami místností.

Na zkušenosti, vyplývající ze závislosti průtoků na hydraulických poměrech můžeme zapomenout, protože v soustavách s TRV jsou to představy falešné. Otopná soustava navíc nemá honit vodu kolem dokola, ale má vytápět. V soustavách s TRV o hydraulicky řešený „cirkulační vodovod“ jít nesmí.

Musí být řešeno správné vytápění, aby otopná soustava mohla svým tepelným působením aktivovat teplotní čidla ke správnému zdvihu kuželek TRV, bez kterého nemohou požadované průtoky nastat. Takže je nelze měřením ani potvrdit, ani porovnávat, ani korigovat nastavením armatur. Bez správného zdvihu kuželek TRV neplatí dokonce ani projekt vytápění. Ten tento zdvih opět jen předpokládá, ale ničím neřeší a nezajišťuje. Takže je špatně i seřízení TRV a vlastně úplně všechno.

Samotná hydraulika hromadí falešné představy ve všech oblastech oboru. Od „hydraulického vyregulování“ na klasicky určené chybné průtoky se očekává zajištění správné funkce vytápění. Od předpokládané jednoduché závislosti tepelného výkonu na průtoku se odvozuje falešná možnost tzv. „nesouběžného vytápění“ i doporučení, šetřit teplo vypínáním otopných těles. Od měření spotřeby tepla v bytech, které k takovému vypínání těles motivuje, se očekávají úspory tepla bez ohledu na to, že soustava pak musí pracovat s nadměrnými teplotami vody, které cenu tepla nadměrně zvyšují. A tak dále…

Zkrátka, od soustavy, která se projektuje úplně stejně jako cirkulační vodovod a její tepelné působení se pouze předpokládá, se očekává, že bude teplo precisně zajišťovat a spořit.

To samozřejmě fungovat nemůže a obor vytápění musí konečně začít pracovat s TEPLEM.

 

Co neumíme spočítat, tomu nerozumíme

 

Složitost oboru vytápění kulminuje, a proto ještě před hromadným nasazením TRV dostávají vynikající němečtí odborníci, profesor H. Esdorn a jeho spolupracovník A. Ritter složitý úkol. Modelovat funkci a úspornost otopných soustav s proměnným průtokem. Neuspějí, protože tehdejší výpočetní technika je stále ještě v plenkách a hlavně chybí software, vycházející ze solidního výzkumu, který nelze uspěchat.

Nevěříte? Zkuste sehnat termostatickou hlavici starou nějakých 30 let. Najdete na ní přímo vyznačené teploty, třeba 15 °C, 20 °C, atd. Dnes najdete jen „čárky“, protože s hlavicemi, nastavenými na skutečné teploty, to nikdy nefungovalo. Ani nemohlo, protože vše je ještě složitější.

Od roku 1977 se to ví ve VVÚ-SZP (ještě v odděleném závodě Inženýring) a v Báňském projektu, kde se na obou pracovištích místo tabulek používala výpočetní technika. Strojní čas stojí tehdy cca 600 Kč za minutu a na poruchovosti se podepisují i děrné štítky. Ve VVÚ-SZP proto přecházíme na programovatelné kalkulátory TI-59 a osmibitové ATARI, které zvládají komplexní výpočty v 15-ti úsecích.

 

ústřední vytápění

 

V roce 1979 se ve VVÚ-SZP uvádí do praxe první program s ochlazením vody v potrubí, který už mohou používat projektanti vytápění přímo na pracovišti. A začíná éra hydroniky. S mnoha překvapeními. Požadované průtoky vody s reálnými teplotami jsou totiž úplně jiné, než k jakým dochází hydraulika a na které je dodnes prováděno „hydraulické vyregulování“, ve kterém nás opoždění západní kolegové tak rádi školí.

 

Nová éra – Termohydraulika

 

Hydronicky stanovené průtoky nestačily. Pro správné a úsporné ústřední vytápění jsou nutné ještě další dvě podmínky. V každém otopném tělese, nezávisle na vzdálenosti od zdroje tepla, musí být stejná střední teplota vody jako ve zdroji a projektované správné průtoky musejí být funkčně přiřazeny k projektovaným teplotám místností.

V roce 1996 to částečně zajišťovala metoda ETM, která byla odzkoušena v praxi a se značným úspěchem opakovaně publikována v prestižním německém časopise SHT.

Pod současným názvem TH byla nová metoda projektování ústředního vytápění dále vyvíjena pro potřeby budov s různou úrovní zateplení a s různými požadavky na individuální tepelnou pohodu v bytech, při automatických úsporách tepla.

S nově počítanými průtoky, se světově novým termickým vyvážením a s vyřešením plně zkoordinované funkce obou složek celkové kombinované regulace vytápění, současně mizí všechny neduhy a provozní nedostatky „hydraulicky“ i „hydronicky“ projektovaných soustav, ale nejen to.

Poprvé se vysvětlují příčiny, proč hydraulicky dodnes projektované soustavy vykazují poruchové stavy. Nedotápění koncových bodů, nízkou účinnost kvalitativní i kvantitativní regulace, hlučnost, neschopnost plně reagovat na tepelné zisky, atd. Poprvé se objasňuje, proč například známý „vídeňský experiment“, pořádaný za účasti nejlepších odborníků z Evropy i zámoří, po instalaci bytové regulační techniky (TRV) kdysi vykazoval záporné „úspory“  -2%!

Vídeňský experiment znamenal šok a současně další zlo i fatální omyl, který našemu oboru nadělila dodnes glorifikovaná hydraulika. Protože hromadně nasazené TRV byly nejlepšími evropskými odborníky projektovány jak jinak, než hydraulicky…

Experiment jasně dokázal, že hydraulika je dobrou metodou pro projektování, seřizování a vyvažování hydraulických soustav. Ale špatnou metodou pro soustavy otopné, které jsou termické, protože průtoky, hydraulické poměry i výsledné užitné vlastnosti soustav jsou závislé na teplotách.

 

 
%d blogerům se to líbí: