Automatická regulácia prietoku v systémoch vykurovania

Hydronické vyvažovanie zvyšuje tepelný komfort a znižuje náklady až o 35 %. V skutočnosti ho však možno aplikovať v nanajvýš jednej štvrtine vykurovacích sústav, a to preto, že rozvody potrubí v sústave sú často nepresne zakreslené alebo nie je známa ich poloha. Zmapovať takúto sústavu je potom zdĺhavé, náročné a nákladné, niekedy dokonca ani nie je možné dodatočne osadiť nové vyvažovacie ventily.

Inovatívna AFC technológia s automatickou reguláciou prietoku zabezpečí hydronické vyváženie sústavy v situáciách, keď sa hydronické výpočty dajú len ťažko zrealizovať. Prináša tak jednoduché a spoľahlivé riešenie. Cieľom hydronického vyváženia je zásobovať všetky koncové prvky vykurovacej sústavy ako vykurovacie telesá alebo okruhy podlahového vykurovania teplou vodou, a to podľa ich požiadaviek, resp. podľa požiadaviek na teplotu v miestnosti.

Na dosiahnutie tohto stavu je nevyhnutné zabezpečiť vyvážené tlakové podmienky a prednastaviť na každom koncovom spotrebiči maximálny prietok. Výsledkom je zvýšený tepelný komfort vďaka distribúcii tepla, ktorá zodpovedá aktuálnym požiadavkám (aj po nočných útlmoch), vrátane nehlučnosti termostatických ventilov. To so sebou prináša v mnohých prípadoch úsporu čerpacej práce, elektrickej energie a často aj zníženie prívodnej teploty vody. Výsledná nižšia teplota spätného potrubia zabezpečuje zodpovedajúci efekt pri kondenzačných zdrojoch. Výsledkom správnej implementácie hydronického vyváženia je výrazné zvýšenie výkonnosti systému a úspora až 35 %. Vládne dotačné programy spravidla vyžadujú overenie hydronického vyváženia ako základnú podmienku na pridelenie finančných prostriedkov v projektoch týkajúcich sa nových vykurovacích systémov alebo renovácie starých.

Obr. 1 Hydronické vyvažovanie – jeho cieľom je získať optimálnu distribúciu tepla v celom systéme, výsledkom je zvýšený komfort aj efektivita vykurovania a úspora energie až 35 %.

Hydronické výpočty v nových budovách a nových systémoch sú vďaka znalosti všetkých okolností a možnosti ich ovplyvnenia jednoduché, a tým aj relatívne lacné. Náročnejšie je to však pri jestvujúcom systéme. V starších budovách chýba často dokumentácia alebo je neúplná, informácie o vykurovacej sústave nie sú dostatočné. V takých prípadoch, keď je náročné určiť jednotlivé parametre, výrazne narastajú náklady na komplexné výpočty – napríklad na výpočty potrubnej siete. Ak sa nedajú presne stanoviť tlakové straty na potrubí, a tým pádom ani tlaková dispozícia v mieste pripojenia každého vykurovacieho telesa, je ťažké až nemožné správne prednastaviť regulačný termostatický ventil na požadovaný prietok. Podobne, ak nie je známa potrubná sieť, je ťažké dodatočné osadiť regulačné armatúry, ako sú regulátory tlakovej diferencie.

Obr. 2 Široko vertikálne aj horizontálne členitý systém. V jestvujúcich inštaláciách je potrubná sieť vykurovacej sústavy často neznáma. Výpočet parametrov na vyváženie systému je preto veľmi náročný až nemožný.

Automatická regulácia prietoku

AFC technológia bola vyvinutá so zámerom výrazne zjednodušiť hydronické vyvažovanie v situáciách, keď je náročné vykonať komplexné výpočty. Táto technológia je založená na moderných ventilových vložkách, ktoré umožňujú automatickú reguláciu prietoku (Automatic Flow Control = AFC). Vďaka osadeniu tejto technológie (vyvinutej a patentovanej spoločnosťou IMI Hydronic Engineering) priamo na každý koncový prvok sústavy (vykurovacie teleso) je maximálny prietok regulovaný nezávisle od tlakovej diferencie pred ventilom a do telesa alebo slučky podlahového vykurovania sa púšťa len nastavené množstvo teplej vody. To sa deje primárne v stavoch čiastočného výkonu vykurovacej sústavy, ktorý však predstavuje prevažný stav počas vykurovacej sezóny. Zmena tlakových podmienok v sústave vyvolaná uzavretím termostatických ventilov v iných miestnostiach neovplyvňuje regulačnú charakteristiku ventilov s technológiou AFC. Vďaka tomuto efektu zabezpečuje automatická regulácia prietoku optimálne hydronické vyváženie vykurovacej sústavy pri všetkých prevádzkových stavoch.

Na stanovenie maximálneho prietoku pre vykurovacie teleso alebo podlahovú slučku treba poznať len tepelnú stratu miestnosti alebo inštalovaný tepelný výkon. Nemusí sa počítať s potrubnou sieťou. V dôsledku toho už netreba zohľadňovať ani ďalšie, dosiaľ nevyhnutné parametre ako tlaková diferencia, prietok či hodnota Kv. Nastavenie maximálneho prietoku sa stanoví z tabuľky v závislosti od teplotného spádu sústavy (Δt) a tepelného výkonu (Q) alebo podľa parametrov existujúcich vykurovacích telies (typ, dĺžka, výška). Na zabezpečenie správneho vyváženia na báze AFC technológie je nevyhnutné osadiť ventily s automatickou reguláciou prietoku na každé vykurovacie teleso a podlahovú slučku. V prípade, že by sa tak nestalo, niektoré vykurovacie telesá alebo slučky podlahového vykurovania by spôsobovali skrat v sústave so zvýšeným prietokom, čo by malo nepriaznivý hydronický vplyv na celý vykurovací systém.

Obr. 3 AFC technológia vytvorená a patentovaná spoločnosťou IMI Heimeier vytvára hydronicky funkčnú sústavu aj pri náročných alebo ťažko spočítateľných podmienkach.

AFC technológiu možno využiť vo všetkých bežných aplikáciách – dvojrúrkových vykurovacích systémoch, systémoch podlahového vykurovania alebo v ich kombináciách. Široká škála produktov dovoľuje efektívne hydronické vyváženie s AFC technológiou prakticky vo všetkých systémoch rodinných domov, viacgeneračných domoch, alebo aj vo veľkých objektoch. Množstvo osadených komponentov je limitované výlučne konštrukčnou maximálnou hodnotou tlakovej diferencie na každom regulačnom ventile, ktorá sa nesmie prekročiť. Jedinými predpokladmi sú napustený systém a minimálna požadovaná tlaková diferencia na najvzdialenejšom regulačnom ventile.

Obr. 4 Eclipse. AFC technológia integrovaná do tiel ventilov všetkých veľkostí a vyhotovení, osadená priamo na každom vykurovacom telese alebo slučke podlahového vykurovania, zabezpečuje po nastavení maximálny prietok úplne nezávislý od tlakovej dispozície v mieste pripojenia.

Široká škála produktov a najmenšie telo ventilu na trhu

AFC technológia vyvinutá pred štyrmi rokmi pre rozdeľovače podlahového vykurovania (Dynacon) je teraz k dispozícii aj pri dvojrúrkových vykurovacích systémoch s vykurovacími telesami. Automatická regulácia prietoku je odteraz k dispozícii aj v osvedčenom tele termostatických ventilov na tradičné bočné pripojenie vykurovacích telies. Navyše, AFC technológia je ako prvá dostupná v podobe termostatickej vložky pre vykurovacie telesá typu VK s integrovanými ventilmi. Jej inštalácia je jednoduchá vďaka kompatibilite s doterajšími modelmi. Na premenu doterajších vykurovacích telies s integrovaným termostatickým ventilom na telesá s AFC technológiou je k dispozícii zodpovedajúce spodné pripojenie typu VK. Produktový rad pripojovacích armatúr s technológiou automatickej regulácie prietoku zahŕňa aj pripojenie kúpeľňových a dizajnových vykurovacích telies.

Bežne používané rozmery, jednoduchá manipulácia a montáž umožňujú priamu výmenu. Posledná generácia tiel ventilov sa nedávno komplexne obmenila. Vďaka citeľnému zmenšeniu ventilovej vložky a integrácii AFC technológie do tiel ventilov so štandardnými rozmermi ponúka výrobca s radom Eclipse najmenší termostatický ventil s automatickou reguláciou prietoku na trhu. Takto možno pokryť celý bežný rad vyhotovení tiel ventilov, ako sú rohové, priame, uhlové či axiálne ventily, s vnútornými aj vonkajšími pripojovacími závitmi alebo s lisovacím pripojením.

Obr. 5 Nastavenie hodnôt prietoku. Maximálny prietok možno voľne nastaviť jednoduchým otáčaním číselnej stupnice na vložke ventilu v rozsahu 10 (hodnota 1) až 150 (hodnota 15) l/hod.

V dôsledku toho možno telami ventilov, testovaných a certifikovaných podľa DIN EN 215, pokryť rýchlo a jednoducho všetky požadované spôsoby pripojení. Či už ide o pohľadovo atraktívne moderné doskové telesá, alebo o ťažko prístupné miesta pripojení starších telies pri rekonštrukcii. S výhľadom do budúcna umožňuje integrácia AFC technológie do štandardných tiel ventilov jednoduchú a lacnú výmenu termostatickej vložky bez nutnosti demontáže celého ventilu a vypustenia vykurovacieho systému. Telá ventilov, v ktorých možno vložky vzájomne kombinovať, majú na svojom odliatku označenie „II+“. Automatická regulácia prietoku funguje na pružinovom princípe, takže termostatický ventil je vysokoodolný proti hrubým nečistotám alebo usadeninám, a to najmä pri inštalácii v už existujúcich systémoch, teda pri rekonštrukcii.

Obr. 7 Rozdeľovač podlahového vykurovania. Široká škála produktov umožňuje použiť AFC technológiu v takmer každej aplikácii – či už v dvojrúrkovom systéme zapojenia vykurovacích telies, v systéme podlahového vykurovania, alebo v ich kombinácii.

Jednoduchá a praktická inštalácia

Inovatívny termostatický ventil je navrhnutý na rozsah prietoku od 10 (hodnota nastavenia 1) do 150 (hodnota nastavenia 15) l/hod. Nastavenie sa vykonáva na stupnici priamo na tele ventilovej vložky plynulým otáčaním s použitím nastavovacieho kľúča. Po nastavení je maximálny prietok zabezpečený v kombinácii s termostatickou hlavicou alebo termickými pohonmi, prípadne aj bez nich. Dodatočná regulácia nie je potrebná. V porovnaní s bežne užívanými termostatickými ventilmi s prednastavením zaručujú termostatické ventily s automatickou reguláciou prietoku prakticky tichú prevádzku pri tlakovej diferencii až do 60 kPa, takže inštalácia regulátorov tlakovej diferencie nie je nevyhnutná ani pri široko členenom vykurovacom systéme. Aj v malých systémoch, kde napríklad výtlak integrovaného čerpadla v kotle presahuje 15 kPa (1,5 m), ponúka automatická regulácia prietoku zaujímavé riešenie, keďže zabezpečuje vyváženie sústavy a tichý chod. Takáto aplikácia je typická pri použití závesného plynového kotla, kde je z priestorových dôvodov náročné inštalovať regulátor tlakovej diferencie (napríklad pripojenie kondenzačného kotla v systéme „pod omietku“, kde rúrky vstupujú do steny rovno pod kotlom).

Obr. 6 Tabuľka nastavení – pomocou jednoduchej tabuľky možno ľahko určiť zodpovedajúcu hodnotu nastavenia maximálneho prietoku na základe teplotného spádu (Δt) a vykurovacieho výkonu (Q).

Termostatické ventily s AFC technológiou garantujú udržanie požadovanej teploty v miestnosti v pásme proporcionality 2 K. V dôsledku toho nemá regulačná odchýlka vplyv na návrh maximálneho prietoku. Termostatické ventily s automatickou reguláciou prietoku možno takisto použiť pri systémoch s požiadavkou na teplotnú odchýlku 1 K. Nastavenie maximálneho prietoku ventilom je v tomto prípade do 90 l/hod. Okrem seminárov o návrhoch a aplikáciách s AFC technológiou, najmä vo veľkých systémoch, ponúka výrobca aj rozsiahlu podporu prostredníctvom svojich obchodných zástupcov a technikov priamo pri plánovaní projektu a následne pri jeho inštalácii. Výpočtový softvér EasyPlan je voľne dostupný na adrese www.imi-hydronic.com. Návrhový program umožňuje určiť parametre potrubnej siete potrebnej pre vykurovacie sústavy až do veľkosti 100 vykurovacích telies a definovať veľkosť potrebných prietokov spolu s návrhom prednastavenia na jednotlivých termostatických ventiloch s AFC technológiou.

Text vznikol v spolupráci so spoločnosťou IMI Hydronic Engineering.

Foto: VdZ, IMI Hydronic Engineering, produktová značka IMI Heimeier

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.