Bez systémů vytápění a ohřevu teplé vody (TUV) si nelze představit pohodlný život v moderním domě. V současné době je na ruském trhu prezentováno obrovské množství tepelných zařízení, existuje mnoho technických řešení pro vytváření systémů vytápění a zásobování teplou vodou. Jak ale ukazuje průzkum „šťastných“ majitelů topných zařízení, ne každý má správně fungující topný systém. Abyste se vyvarovali vážných chyb, měli byste spolupracovat pouze s profesionálními důvěryhodnými firmami, ale i v tomto případě je potřeba mít alespoň rámcově přehled o systémech vytápění a ohřevu vody, abyste mohli zhodnotit různé možnosti, které se vám nabízejí.
Účelem článku je pomoci vám porozumět tomuto složitému zařízení a vybrat nejlepší možnost pro vybudování autonomního systému vytápění a ohřevu vody.
Typy topných systémů
Autonomní topné systémy se dělí na vodní (kapalinové), vzduchové a přímotopné elektrické vytápění.
V systémech ohřevu vody je kapalná chladicí kapalina (nemrznoucí kapalina nebo voda) ohřívána topným kotlem, poté, když prochází systémem potrubí a radiátorů, uvolňuje teplo.
V systémech ohřevu vzduchu se jako chladivo používá vzduch, který je po zahřátí topným kotlem přiváděn do vytápěných prostor vzduchovými kanály. Systémy ohřevu vzduchu jsou nejběžnější v USA a Kanadě.
Přímé elektrické vytápění – místnost je vytápěna bez mezichladiva a elektrická energie se přímo přeměňuje na teplo.
Nejběžnější systémy ohřevu vody v Rusku. Proto si o takových systémech povíme podrobněji v tomto článku.
Autonomní systémy ohřevu vody
Systémy ohřevu vody přicházejí s nuceným a přirozeným oběhem. V systému s nuceným oběhem je chladicí kapalina dopravována pomocí oběhového čerpadla. Výhody takového systému jsou: komfort (lze regulovat a udržovat nastavenou teplotu v každé místnosti), malý průměr potrubí, menší teplotní rozdíl mezi ohřátou vodou odcházející z kotle a ochlazenou vodou vracející se do kotle (zvyšuje životnost kotle). Jedinou nevýhodou takových systémů je, že čerpadlo vyžaduje elektřinu.
V systému s přirozenou cirkulací není žádné čerpadlo. Cirkulaci v něm zajišťuje gravitační síla způsobená heterogenitou prostředí (teplotní a hustotní gradienty). Takový systém vyžaduje potrubí velkého průměru a je velmi obtížné jej regulovat. Hlavní nevýhodou gravitačního oběhu je nízká účinnost topného systému a v důsledku toho zvýšená spotřeba paliva.
Kromě toho mohou být topné systémy otevřené nebo uzavřené. V prvním případě se používá otevřená expanzní nádrž pro kompenzaci expanze chladicí kapaliny (vody nebo nemrznoucí kapaliny) v topném systému. Ve druhém se používá uzavřená membránová nádrž.
V otevřeném systému by měla být expanzní nádrž instalována v nejvyšším bodě systému. V zavřeném stavu není potřeba membránovou nádrž umisťovat nahoru.
Systém s uzavřenou membránovou nádrží má oproti otevřenému mnoho výhod. Zde jsou ty hlavní:
1) nádrž může být umístěna na stejném místě jako kotel, to znamená, že není nutné vytahovat potrubí do podkroví,
2) nedochází ke kontaktu mezi vodou a vzduchem, a proto neexistuje možnost dodatečného rozpuštění kyslíku ve vodě (což prodlužuje „životnost“ radiátorů a kotle),
3) schopnost vytvořit dodatečný tlak i v horním bodě topného systému, což snižuje riziko vzduchových bloků v horních radiátorech.
Existují dva hlavní způsoby zapojení – jednotrubkové a dvoutrubkové. U dvoutrubkového systému jsou ke každému radiátoru připojeny dvě trubky – „přímé“ a „zpětné“. Toto zapojení umožňuje mít stejnou teplotu chladicí kapaliny na vstupu do všech zařízení. Dvoutrubková elektroinstalace může být dvou typů: a) s paralelním připojením radiátorů, b) radiální (kolektor), kdy jsou z kolektoru „paprsky“ přiváděny dvě trubky do každého topného zařízení – přímé a zpětné. Nevýhodou trámového systému je vysoká cena trubek. Výhodou je snadné seřízení topných zařízení a vyvážení systému. U jednotrubkového zapojení prochází chladicí kapalina postupně z jednoho chladiče do druhého, přičemž se ochlazuje. Poslední chladič v řetězci tak může být výrazně chladnější než první. Téměř ve všech ohledech je lepší dvoutrubkový systém. Jedinou výhodou jednotrubkového potrubí je jeho nižší cena.
Jako palivo pro vytápění domu lze použít plyn (zemní hlavní plyn nebo méně často zkapalněný plyn v lahvích), kapalná (především nafta) nebo pevná paliva (uhlí, dřevo, koks apod.) nebo elektřinu.
Čím naplnit tradiční hydronický topný systém? Jako chladicí kapalinu pro topné systémy lze použít buď vodu, nebo speciální nemrznoucí kapalinu (nízkotuhnoucí chladicí kapalina).
Výběr chladicí kapaliny
Je nutné určit typ chladicí kapaliny ve velmi rané fázi, protože Výkon topných zařízení (radiátory, konvektory), výkon čerpadel a možnost použití různých materiálů pro vytvoření topného systému závisí na tom, čím je systém naplněn nemrznoucí kapalinou nebo vodou.
Pokud nehrozí odtávání topného systému v důsledku odstavení kotle (z důvodu výpadku proudu, poklesu tlaku plynu nebo z jiných důvodů), pak je optimální chladicí kapalinou voda. Voda má výborné termofyzikální vlastnosti, je ekologicky a toxikologicky nezávadná. Ne každý si ale uvědomuje, že voda má i nevýhody. Patří mezi ně vysoká korozivnost vůči kovům a sklon k vysrážení solí a korozních produktů na povrchu kovových zařízení. Bohužel i ti, kteří si jsou vědomi existujících problémů, nepodnikají prakticky žádná opatření k jejich řešení. Existují však účinné metody boje proti korozi v topných systémech. Jedním z nich je přidávání inhibičních přísad do vody, které snižují její korozivnost a snižují tvorbu solí. V důsledku použití takových přísad může být korozní aktivita vody mnohokrát snížena! Tímto jednoduchým a levným způsobem můžete výrazně prodloužit „životnost“ vašeho topného systému.
Dále zvážíme situaci, kdy je možné systém odmrazit. V tomto případě stojí za to prozkoumat možnost použití nemrznoucí směsi (nízkotuhnoucí kapalina). Zvláště bych chtěl zdůraznit, že by se nemělo jednat o nemrznoucí směs do automobilů, transformátorový olej nebo etylalkohol, ale o nemrznoucí směs speciálně navrženou pro topné systémy. Je třeba si uvědomit, že nemrznoucí směs musí být ohnivzdorná a nesmí obsahovat přísady, které jsou nepřijatelné pro použití v obytných prostorách.
Na ruském trhu existují různé nemrznoucí směsi pro topné systémy. Mohou se lišit látkou, na které jsou vyrobeny (etylenglykol nebo propylenglykol), sadou speciálních přísad, teplotou, při které krystalizují, samozřejmě cenou atd.
Většina prodávaných nemrznoucích směsí je vyrobena z etylenglykolu. Ethylenglykol je toxická látka, jejíž kontakt s pokožkou nebo zejména v lidském těle je vysoce nežádoucí. Kromě toho jsou škodlivé i jeho výpary.
Proto je použití nemrznoucí kapaliny na bázi etylenglykolu nežádoucí zejména u dvouhořákových kotlů, kdy může být chladicí kapalina přimíchávána z topného okruhu do okruhu přívodu vody, stejně jako v otevřených topných systémech (s otevřenou expanzní nádobou), kde je možné odpařování chladicí kapaliny.
Nízkotuhnoucí chladicí kapalina vyrobená z propylenglykolu je pro člověka bezpečnější. V tomto případě může být propylenglykol potravinářské a průmyslové kvality. Nejekologičtější nemrznoucí směs je založena na potravinářském propylenglykolu.
Je důležité si uvědomit, že nemrznoucí směs může být vážně nepříznivě ovlivněna příliš vysokými teplotami, ke kterým dochází, když topný systém nefunguje normálně. Při přehřátí chladicí kapaliny nad +107 C dochází k tepelnému rozkladu etylenglykolu a antikorozních přísad. Aby se tomuto efektu zabránilo, je nutné zajistit správnou cirkulaci chladicí kapaliny v topném systému.
Výše bylo uvedeno, že parametry různých prvků topného systému závisí na výběru chladicí kapaliny. jak to souvisí? Zde je odpověď na tuto otázku.
1) Tepelná kapacita a tepelná vodivost nemrznoucí směsi je nižší než u vody, proto by při navrhování topného systému s nemrznoucí směsí měly být radiátory vybrány o něco výkonnější.
2) Viskozita nemrznoucí směsi je vyšší než vody, tzn. Přinutit jej k pohybu topným systémem je obtížnější, proto je třeba použít výkonnější oběhová čerpadla.
3) Při plnění otopného systému montovaného z pozinkovaného potrubí nemrznoucí směsí je třeba mít na paměti, že to může vést k chemickým změnám, tvorbě pokovené suspenze a špatně rozpustným usazeninám.
Zajištění dodávky teplé vody (TUV)
K přípravě teplé vody ve venkovském domě můžete použít topný kotel, stejně jako zásobníkové nebo průtokové ohřívače vody.
Možnosti přípravy teplé vody pomocí ohřívačů vody jsou podrobně popsány v článku „Ohřívače vody v otázkách a odpovědích“. Zde se budeme podrobněji zabývat poskytováním teplé užitkové vody pomocí topného kotle.
Pro ohřev vody pomocí topného kotle lze využít následující možnosti: může to být dvouokruhový kotel* nebo jednookruhový kotel s připojeným nepřímotopným kotlem**.
* Dvouokruhový kotel je kotel, který zajišťuje nejen vytápění (první okruh), ale i dodávku teplé vody (druhý okruh).
**Nepřímotopné kotle jsou ty, ve kterých se voda ohřívá z chladicí kapaliny kotle. Existují i kombinované kotle, ve kterých lze ohřívat vodu jak z bojleru, tak z elektrického topného tělesa v nich zabudovaného.
Podívejme se blíže na každou z těchto možností.
Pro začátek si řekněme, že dvouokruhové kotle mohou být buď s průtokovým výměníkem TUV (zhruba jako v plynovém ohřívači vody), nebo s vestavěným kotlem. První možnost je nejkompaktnější (obvykle nástěnná) a je docela přijatelná pro domy s nízkou nebo střední spotřebou teplé vody. Potřeba teplé vody je přirozeně velmi individuální. Někteří lidé považují za štěstí mít jednu sprchu ve své dači, zatímco jiní budou potřebovat například pět sprch a několik vířivek. Varianta s dvouokruhovým kotlem je primárně pro ty, kteří plánují používat pouze jednu sprchu a umyvadlo najednou, nebo maximálně dvě sprchy.
Pro dům s jedním sprchovým koutem může stačit dvouokruhový nástěnný plynový kotel o výkonu 24-30 kW. Pokud plánujete používat dvě sprchy současně ve vaší domácnosti, měli byste věnovat pozornost modelům s výkonem přibližně 40 kW. Mezi výhody nástěnných plynových kotlů patří kromě kompaktnosti také jejich relativně nízká cena – přibližně 1000 eur (a často nižší).
Mezi nevýhody dvouokruhových kotlů s průtokovým výměníkem patří skutečnost, že při použití tvrdé vody může výměník rychle zarůstat a vyžadovat proplach.
Tvrdá voda je méně nebezpečná než možnosti použití bojleru. Bude se muset odvápňovat mnohem méně často než průtokový výměník tepla. Vestavěný bojler navíc umožňuje uložit 45-60 litrů (v závislosti na modelu) horké vody, vždy připravené k použití, se kterou například rychle napustíte vanu. Nevýhody varianty s vestavěným kotlem zahrnují velké (důraz na první slabiku) rozměry a hmotnost, stejně jako mírné zvýšení spotřeby plynu pro udržení vody v kotli neustále ohřívané. Kromě toho jsou náklady na takový kotel poněkud vyšší (asi 1300 eur).
Pokud je ve vašem domě mnoho vodovodních bodů, pak se neobejdete bez výkonného kotle a k němu připojeného velkoobjemového nepřímotopného kotle. Stojí za zmínku, že kapacita kotle může být několik set a někdy dokonce 1000 litrů. Tyto možnosti obvykle snadno uspokojí potřeby těch nejnáročnějších milovníků koupele nebo ponoření do vířivky.
