Teplo nad zlato

Má-li být vytápění energeticky úsporné, systém musí promptně reagovat na každou změnu – na náhlé tepelné zisky i ztráty. Je důležité, aby každá složka systému vytápění plnila svou funkci. Teplotní pohodu v interiéru zajistí jen tehdy, jsou-li plně funkční.

Podle způsobu vytápění rozeznáváme lokální a ústřední systémy vytápění. Mezi lokální patří kamna, plynová konvekční topidla známá jako gamatky, infrazářiče, elektrická tělesa a další. Ústřední vytápění je systém, který zásobuje teplem celý dům; může být teplovodní nebo nízkoteplotní. Teplovodní otopná soustava má klasická otopná tělesa – radiátory s teplotním spádem 90/70 °C, což je teplota média. Nízkoteplotní otopná soustava má podlahové nebo stěnové sálavé plochy s různým teplotním spádem – u podlahových ploch je to 45/30 °C a u stěnových 60/40 °C.

V obývacím pokoji se doporučuje průměrná teplota 21 °C, v kuchyni postačí 18 °C. Systémem samostatného nastavení můžete v domácnosti ušetřit až 20 % z celkové energie vynaložené na vytápění. Díky správné regulaci zvýšíte hospodárnost otopné soustavy, a navíc získáte i vyšší uživatelský komfort. 

Malé zdroje tepla

Ústřední vytápění s kotlem jako jediným zdrojem tepla je v našich domácnostech nejrozšířenější. Většinou se využívají kotle s výkonem od 50 do 70 kW, které spalují tuhá, kapalná nebo plynná paliva. Jde o tzv. malé zdroje tepla. Ve zdroji tepla se mění energie z paliva v teplo, které je dále předáváno teplonosné látce – vodě, která se potrubními rozvody distribuuje do otopných těles.

Podle umístění rozlišujeme závěsné nebo stacionární kotle. Závěsné (označují se také jako nástěnné) lze připevnit na volně přístupnou stěnu v kterékoli místnosti v interiéru. Jejich design nepůsobí rušivě ani v obývaných prostorech domu, například v kuchyni či obývacím pokoji. Jsou určeny výhradně pro spalování plynných paliv a navrhují se pouze pro vodní otopné soustavy a pro přípravu teplé vody. Stacionární kotle se většinou umisťují ve vyhrazeném prostoru – například ve sklepě nebo v technické místnosti. Zpravidla stojí na základním podstavci a jsou připojeny na odvod spalin do komínového tělesa. Stacionární kotle jsou určeny pro teplovodní otopné soustavy ve větších domech; požaduje se od nich vyšší tepelný výkon. Mohou spalovat všechny druhy paliv.

Nástěnný kondenzační kotel (foto: Viessmann)

Druhy kotlů

Kotle na tuhá paliva mohou spalovat černé a hnědé uhlí, koks, kusové dřevo, dřevěné brikety a štěpky nebo pelety. Jejich výhodou je nižší pořizovací cena. Mají velký spalovací prostor, který zajišťuje dlouhou dobu spalování.

Elektrické kotle mají většinou třífázové elektrické vedení. Jejich instalaci a provoz musí schválit distributor elektřiny – musí ověřit, zda je v dané lokalitě k dispozici dostatečná elektrická kapacita. V rodinných domech se používají elektrokotle většinou s výkonem od 8 do 20 kW – podle počtu vytápěných místností. Elektrické vytápění je čisté a pružné. Výhodou těchto kotlů je jednoduchost obsluhy a nehlučnost, ale jejich provoz je finančně náročnější.

Za střední zdroje tepla se označují kotle s tepelným výkonem od 500 do 3 500 kW. Jsou schopny zásobovat tepelnou energií na vytápění a přípravu teplé vody jeden nebo dva domy současně. Otopnou soustavu tvoří zdroj tepla, potrubní síť a otopná tělesa. Otopné soustavy mohou být parní, vodní nebo teplovzdušné. Všechny tři základní druhy teplonosných látek (pára, voda a vzduch) mají odlišné fyzikální vlastnosti.
Podle oběhu teplonosné látky rozlišujeme systém s přirozeným nebo nuceným oběhem. Systém s přirozeným oběhem nazývaný také velkoobjemový využívá přirozený vztlak kapaliny teplejší od chladnější. Součástí systému s nuceným oběhem je oběhové čerpadlo, které zajišťuje potřebný dispoziční tlak. Často se využívá zejména tehdy, jsou-li v místnostech nízkoobjemová otopná tělesa.

Kotle na plynné palivo mohou spalovat zemní plyn, propan-butan a bioplyn. U nás se nejčastěji používají kotle na zemní plyn – klasické nebo kondenzační. Odborníci považují kondenzační kotle za novou generaci kotlů. Při vysokoteplotním i kondenzačním režimu pracují spolehlivěji a efektivněji. Jejich normovaný stupeň účinnosti je v průměru až 105 %. Výhodou je, že dokážou zužitkovávat odpadní teplo. Z ekologického hlediska některé druhy kondenzačních kotlů působí na životní prostředí zcela neutrálně. O takové pozitivní hodnocení se postaraly minimální hodnoty emisních látek. Moderní kotle tohoto druhu mají několik společných znaků: vysokou účinnost, stále se zmenšující rozměry a přitažlivý design. Trendem při konstruování je důraz na nehlučnost provozu a co nejnižší hmotnost.

Součástí moderních kondenzačních kotlů je kompaktní regulační systém s ekvitermní regulací, která plynule mění výkon vytápění podle teploty venkovního vzduchu. (foto: Wolf)

Regulujte!

Způsob regulace systému vytápění by měl být součástí projektu vytápění. Regulační systémy regulují teplotu v místnostech a řídí činnost kotle – zajišťují registraci informací potřebných pro správné fungování otopné soustavy. I při náhlých a prudkých poklesech teploty venkovního vzduchu jsou schopny udržet v interiéru konstantní teplotu. Z praxe jsou známy prostorové regulátory, pro které je měrnou veličinou teplota v místnosti. Technologicky pokročilejší jsou ekvitermní regulátory. Standardně naprogramované měří teplotu topného média, venkovní teplotu i teplotu v místnosti. Poskytují možnost teplotního nočního útlumu nebo útlumu během dlouhodobé nepřítomnosti osob v domácnostech. Jejich výhodou je, že dokážou využít tepelné zisky, které vznikají přímým slunečním zářením, při umělém osvětlení, vaření a provozu domácích spotřebičů. Hlavním úkolem regulátorů je optimalizace činnosti kotle při minimální spotřebě paliva. K starším typům kotlů lze dodatečně instalovat regulátor, v novějších typech jsou již regulátory zabudovány. K dosažení vyšší účinnosti vytápění se doporučuje instalace termostatických ventilů, které pomocí časového spínače zajistí individuální nastavení teploty v jednotlivých místnostech. Jelikož pro každou místnost vyžadujeme jinou teplotu, jde o důležitý prvek soustavy, který umožňuje šetřit náklady na vytápění.

Rozvody

Bezprostřední vliv na spotřebu tepla mají otopné rozvody, nejčastěji ocelové, měděné nebo plastové. Tyto materiály mají odlišnou délkovou a teplotní roztažnost.

Ocelové potrubí se obvykle spojuje svařováním, případně závitovými spoji a upravuje se nátěrem. Výhodou ocelových rozvodů jsou nižší náklady, relativní pevnost i při vysokých teplotách a dobrá odolnost proti mechanickému poškození. Nevýhodou je pracnost při realizaci a kratší životnost materiálu.

Měděné potrubí (tvrdé, polotvrdé nebo měkké) má dlouhou životnost a dobře se zpracovává. Pro někoho může být nepříznivá jeho vyšší cena a nemožnost kombinovat měď s jinými kovy (nedoporučuje se kombinace s hliníkem nebo pozinkovaným kovem).

Oblíbeným materiálem při budování rozvodů otopných soustav je plastové potrubí. V případě ústředního vytápění lze však uplatnit pouze některé druhy plastů s kyslíkovou bariérou, která brání prostupu kyslíku přes stěny potrubí do systému vytápění. Spolehlivé a v praxi často používané je spojování plastových trubek mechanickým způsobem. Méně se preferuje svařování. Výhodami plastového potrubí je cenová přijatelnost a přiměřená životnost. Negativem je nižší odolnost proti vyšším teplotám a tlaku.

Při projektování otopné soustavy se vychází z energetické bilance rodinného nebo bytového domu – z tepelných ztrát budovy, tepelného příkonu systému, přípojných hodnot a ze spotřeby paliva. Správné určení tepelného výkonu zdroje tepla a větví rozvodů otopné soustavy závisí na přesných technických a projektových podkladech. Zohledňují se klimatické údaje dané lokality, dispoziční řešení domu a jeho orientace na světové strany, tepelnětechnické vlastnosti použitých materiálů i požadavky na dodávané množství tepelné energie potřebné k vytápění a přípravě teplé vody. Na základě těchto vstupů lze navrhnout otopnou soustavu, která bude v daných podmínkách efektivní a přispěje ke komfortu bydlení.

FOTO: DEVI

V současnosti se za nejprogresivnější materiály na rozvody otopné soustavy považují plasto-hliníkové a plasto-měděné trubky, které spojují vlastnosti plastů s přednostmi kovů. Jejich výsledkem je pevnost, tvarová stálost a antidifuzní vlastnosti.

Správná izolace rozvodů systému vytápění ovlivňuje snižování tepelných ztrát při transportu teplonosné látky. Stanovení tloušťky zateplení potrubí je úkol pro projektanta. Stejně tak určení počtu vrstev izolačního materiálu – tento parametr se posuzuje v každém prostředí individuálně. Samotná montáž izolací je vhodná pouze v suchém stavu. Pokud se zateplují starší rozvody, je potřeba je odmastit, zbavit případné rzi a všech nečistot. Často používaným izolantem jsou materiály z minerálních vláken, které jsou opláštěny kovem nebo plastem a připevňují se nerezovými páskami. Plášť tvoří většinou pozinkovaný nebo hliníkový plech, případně plastové fólie, které umožňují pohyb potrubí. Při realizaci je důležitá nejen dilatace, ale i těsnost a umístění spojů, aby ve stycích nevznikly tepelné mosty.

Radiátory

Pokud mají konečné články otopné soustavy v interiéru sloužit efektivně a účelně, musejí se odborně navrhnout – určit správné dimenze, rozměry, umístění i jejich počet. Faktory, které ovlivňují výběr otopných těles, jsou rozloha místností, tloušťka obvodových stěn, počet a velikost oken v místnostech, které mají vytápět. Rozměry radiátorů, tedy jejich délka, výška a hloubka, se vypočítají podle potřeby požadovaného výkonu. Otopná tělesa mohou být teplovzdušná, teplovodní, elektrická, plynová a na tuhé palivo. Před topnou sezonou je potřeba radiátory odvzdušnit. Zavzdušněné totiž mají narušenou cirkulaci vody, což způsobuje jejich vnitřní rezivění a praskání. Radiátory se vyrábějí v mnoha tvarových a barevných variantách – článkové, deskové, trubkové nebo jako konvektory.
Článkové radiátory se vyrábějí z ocelových plechů, litiny a slitin hliníku. Stěny článků radiátorů z ocelových plechů a slitin hliníku nemohou mít z technických důvodů tloušťku menší než 1,11 mm a litinové 2,5 mm. Jejich výhřevnost závisí na počtu článků. Základními částmi článku radiátoru jsou horní komora a dolní komora, které spojuje teplosměnná plocha. Tvar a velikost žeber závisí na technologii výroby. Litinová článková topná tělesa mají vyšší hmotnost, větší akumulační schopnost, dobrou tepelnou setrvačnost a delší životnost. Hliníkové a plechové radiátory jsou lehčí a levnější.

Aby radiátorový termostat mohl snímat pokojovou teplotu, neměl by být zakrytý například závěsem nebo nábytkem. (foto: Danfoss)

Deskové radiátory jsou souvislé hladké desky, které mají dvě základní části – horní (přívodní) a dolní (vratnou) komoru. Obvykle jsou umístěny ve směru délky tělesa a spojují se prolisy. Vyrábějí se z ocelového plechu a po obvodech se svařují švy. Plech má tloušťku od 1,25 do 2 mm. Tyto radiátory mají nižší hmotnost než článkové, menší obsah vody, který umožňuje rychlejší reakci na regulační zásah, čehož se nedá dosáhnout například u článkových otopných těles.

Základní faktory potřebné při návrhu systému vytápění
• přesný propočet potřeby tepla
• cílený výběr tepelného zdroje s adekvátním výkonem
• právní dimenzování otopné plochy a otopných těles

Faktory, které ovlivňují výběr otopné soustavy
• stavební požadavky: dispoziční řešení, tepelnětechnické vlastnosti stavebních materiálů, exteriérové klimatické podmínky
• požadavky na systém vytápění: dostupnost paliva, tepelná pohoda, způsob využívání prostorů
• provozní požadavky: náročnost obsluhy a údržba otopné soustavy

Nejčastěji používanými tvary trubkových otopných těles jsou tvar meandru a registr s vodorovnými a svislými trubkami fungující na principu přívodní a vratné komory. Samotné trubky mohou mít kruhový, čtvercový, obdélníkový nebo kombinovaný průřez. Nejčastěji se vyrábějí z oceli a mědi. Trubková otopná tělesa se s oblibou využívají zejména v koupelnách a WC.

Moderní konvektory se v interiérech používají zejména při podlahovém a stěnovém vytápění, jsou však i parapetní a stojanové. Umisťují se k proskleným plochám, aby vyrovnávaly teplotní rozdíly mezi interiérem a exteriérem. Konvektory se skládají z výměníku tepla a skříně. Podle umístění se dělí na skříňové, soklové a zapuštěné. Nejčastěji se vyrábějí z hliníkového a ocelového plechu. Mřížka pro proudění vzduchu může být z pevných nebo otáčivých žaluzií, ale i z děrovaného plechu nebo mříží. Vítanou předností podlahových konvektorů je jejich nízká hmotnost a efektní estetický vzhled.

FOTO: isifa.com

Údržba prodlužuje životnost a zlepšuje hospodárnost

Aby otopná soustava pracovala efektivně, je důležitá její pravidelná údržba. U malých zdrojů tepla je uživatel povinen provést první servisní prohlídku kotle rok po jeho koupi. Neméně podstatná je i běžná údržba – voda zanechává vodní kámen, který brání přirozenému prostupu tepla a snižuje účinnost kotle. Stejně podstatné je odstranění vodního kamene i z kulových kohoutů a jejich promazání. Při pravidelném servisu se čistí hořáky, nastavuje zapalování a kontrolují se ovládací a zabezpečovací prvky. Z bezpečnostního hlediska se provádějí zkoušky těsnosti rozvodů vody a plynu.

Foto: Fenix Jeseník

Volbě otopné soustavy by měl předcházet výpočet potřeby tepla. Důležitým ukazovatelem je tepelná ztráta budovy – údaj sloužící jako podklad ke správnému dimenzování celého systému.

Text: Andrea Rozborová
Foto:Viessmann, Wolf, Danfoss, Fenix Jeseník
Zdroj: Vše o rekonstrukci bytu a domu, JAGA GROUP, s.r.o.