Partner sekcie:
  • Stavmat

Hydraulické vyváženie po zateplení

bytovy dom
Zdroj: Miro Pochyba

Účelom hydraulického vyváženia po zateplení je prispôsobiť výkon vykurovacej sústavy zmeneným tepelnotechnickým vlastnostiam domu po zateplení. Výkon vykurovacej sústavy možno zmeniť veľkosťou vykurovacích telies alebo znížením teploty vykurovacej vody, resp. znížením prietoku vykurovacej vody. Ak projektové riešenie nezabezpečí dostatočné zníženie tepelného výkonu, nezodpovedá potom potrebám hydraulického vyváženia po zateplení, spôsobuje prevádzkové problémy, zvyšuje spotrebu tepla a predlžuje ekonomickú návratnosť zateplenia.

Prispôsobenie vykurovacej sústavy zmeneným tepelnotechnickým vlastnostiam domu po zateplení vplýva dominantným spôsobom na energetickú hospodárnosť vykurovania, čím podmieňuje ekonomickú návratnosť celého zateplenia.

Cieľom článku je objasniť princípy hydraulického vyváženia po zateplení – v čom spočívajú rozdiely technického riešenia oproti hydraulickému vyváženiu v nezateplenej budove – a na záver uviesť charakteristické znaky, ktoré určia, či technické riešenie zodpovedá požiadavkám na hydraulické vyváženie zatepleného domu, alebo nie.

Účel a význam hydraulického vyváženia po zateplení

Zateplením sa zmenšili tepelné straty budovy. Ak je zateplenie kvalitné a zodpovedá platným predpisom, tak ide o zmenšenie rádovo na polovicu predchádzajúcich tepelných strát. Na to, aby sa zníženie tepelných strát prejavilo aj skutočnou úsporou tepla, treba prispôsobiť vykurovaciu sústavu zmeneným vlastnostiam domu.

Predovšetkým je potrebné znížiť tepelný výkon vykurovacej sústavy.
Ak sa vykonajú nedostatočné opatrenia, do domu sa tlačí nadmerné množstvo tepla, ktoré spôsobuje zvýšenú spotrebu a nedovoľuje ju znížiť na takú úroveň, aká zodpovedá kvalite zateplenia.

Ako znížiť výkon vykurovacej sústavy?

V princípe existujú tri možnosti, ako znížiť výkon vykurovacej sústavy:

  1. Zmenšenie plochy vykurovacích telies – pôvodné radiátory, dimenzované na nezateplený stav, sa vymenia za radiátory dimenzované na zateplený stav. Nové radiátory budú mať oproti pôvodným približne polovičnú veľkosť. Táto možnosť sa zvyčajne nevyužíva, pretože existujú iné možnosti, ako znížiť výkon existujúcich „veľkých“ radiátorov.
  2. Zníženie teploty vykurovacej vody – nastavenie inej vykurovacej krivky. Táto možnosť je využiteľná pri domoch s vlastným zdrojom tepla, domovou kotolňou, domovou OST. V prípade spoločného zdroja tepla musí byť dom vybavený domovou regulačnou stanicou.
  3. Zníženie prietoku vykurovacej vody – je poslednou možnosťou, ak sa nepoužije žiadna z predchádzajúcich možností.

Najčastejšie sú prípady, keď je dom zásobovaný teplom na vykurovanie zo spoločného tepelného zdroja, s centrálnou reguláciou teploty vykurovacej vody pre všetky zásobované domy, zateplené aj nezateplené. To znamená, že nastavená vykurovacia krivka zodpovedá potrebám nezateplených domov.

V takýchto domoch sa musí uplatniť možnosť 2, tzn. musí sa vybudovať domová regulačná stanica, alebo možnosť 3, tzn. zníži sa prietok vykurovacej vody. Ďalej sa budeme podrobne venovať možnosti 3.

Ročné spotreby tepla na vykurovanie:
2010 571 855 kWh / 7937,04 m2 = 72 kWh/m2
2011 491 125 kWh / 7937,04 m2 = 62 kWh/m2
2012 481 650 kWh / 7937,04 m2 = 61 kWh/m2
2013 542 255 kWh / 7937,04 m2 = 68 kWh/m2
2014 453 710 kWh / 7937,04 m2 = 57 kWh/m2

Rok realizácie zateplenia:
2015 475 485 kWh / 7937,04 m2 = 63 kWh/m2
2016 510 970 kWh / 7937,04 m2 = 67 kWh/m2

O koľko treba znížiť prietok?

Medzi znižovaním výkonu (vykurovacieho telesa, ale aj celej vykurovacej sústavy) a prietokom nie je priama úmera. Znižovanie výkonu je úmerné súčinu prietoku a teplotného rozdielu, úbytku teploty medzi prívodom a spiatočkou. Znižovanie prietoku spôsobuje, že voda cez radiátor preteká pomalšie, dlhší čas odovzdáva teplo a v dôsledku toho viac chladne.

Čím je prietok pomalší, tým väčší je úbytok teploty. Preto výkon klesá oveľa pomalšie ako prietok. Zníženie prietoku o 50 % znamená zníženie výkonu o nepatrných 15 %. Ak chceme znížiť výkon o jednu tretinu, prietok musíme znížiť o dve tretiny. Ak chceme znížiť výkon o polovicu, prietok musíme znížiť o viac ako tri štvrtiny z východiskového stavu pred zateplením.

Z toho vyplýva veľmi významná zmena v požiadavkách na vlastnosti vyvažovacích armatúr. Mnohé armatúry, ktoré mohli byť vyhovujúce pred zateplením – boli dimenzované na usmernenie pôvodných veľkých prietokov –
nedokážu usmerniť požadované nízke prietoky potrebné po zateplení. Zmeny nastavenia treba vykonať jednak na radiátoroch – termostatických ventiloch –, jednak v systéme regulácie diferenčného tlaku.

Zmeny v systéme regulácie diferenčného tlaku

Účelom systému regulácie diferenčného tlaku je vytvoriť správne pracovné podmienky pre termostatické ventily – aby neboli pri činnosti násilne pretláčané nadmerným tlakom. Zmena v požiadavkách na nastaviteľné parametre po zateplení je taká závažná, že systémy regulácie diferenčného tlaku navrhnuté na stav pred zateplením nemôžu vyhovovať potrebám hydraulického vyváženia po zateplení.

Regulátory diferenčného tlaku pri veľmi nízkych prietokoch (z pohľadu pôvodného dimenzovania) strácajú schopnosť udržiavať požadovaný diferenčný tlak. Tým strácajú aj schopnosť „obrany“ domu proti natláčaniu nadmerného množstva tepla. Dôsledkom je hluk termostatických ventilov a vysoká spotreba tepla. V niektorých prípadoch je možná výmena regulátorov za iné, s vyhovujúcim regulačným rozsahom.

V niektorých prípadoch, kde je výmena regulátorov „kus za kus“ neefektívna a drahá, je vhodná zmena spôsobu regulácie diferenčného tlaku s využitím menšieho počtu nových regulátorov. Súčasťou zmeny v systéme regulácie diferenčného tlaku musí byť aj zmena nastavenia na všetkých statických (ručných) vyvažovacích ventiloch.

Zmeny nastavenia na radiátorových termostatických ventiloch

V prípade, ak sú v dome namontované termostatické ventily, ktorých rozsah nastavenia je vyhovujúci aj na nastavenie potrebné po zateplení, je potrebné vykonať na nich zmenu nastavenia. V prípade, ak sú v dome namontované iné termostatické ventily, ktorých rozsah nastavenia nie je vyhovujúci na nastavenie potrebné po zateplení, je potrebné vymeniť ich za ventily s potrebným rozsahom nastavenia.

Obr. 2 Závislosť tepelného výkonu od prietoku posun pracovného bodu po zateplení
Obr. 2 Závislosť tepelného výkonu od prietoku posun pracovného bodu po zateplení |

Čo ak sa ako hydraulické vyváženie po zateplení vykonajú opatrenia v nedostatočnom rozsahu?

Zvyčajne ide o opatrenia:
– bez nastavenia až na úrovni radiátorov v bytoch,
– s použitím existujúcich radiátorových ventilov bez možnosti zmeny nastavenia alebo s nevyhovujúcim rozsahom nastavenia.

Kľúčový problém spočíva v tom, že nevyhovujúcimi termostatickými ventilmi sa nedá dosiahnuť potrebné usmernenie prietokov. Zateplením sa požadované prietoky pre jednotlivé radiátory neznížili rovnako. Pomery sa zmenili. Ventilmi, ktoré nemajú možnosť zmeny nastavenia, sa správne prietoky nastaviť nedajú.

Obmedziť prietoky len na päte domu, stúpačky alebo vetvy a nemať garanciu správneho rozdelenia vnútri domu/stúpačky/vetvy znamená, že cez niektoré radiátory prejde nadbytok oproti požadovanému prietoku, čo, samozrejme, chýba iným radiátorom. S takýmto nastavením by určite nebola spokojnosť, väčšia časť domu by nekúrila.

Ak dom nie je schopný pracovať s nízkymi prietokmi, nie je možné dostatočne znížiť tepelný výkon vykurovacej sústavy, čo je hlavný zmysel vyváženia po zateplení. Vysoký prietok = nadmerný výkon = nadmerná spotreba = nedostatočné úspory = zlá návratnosť zateplenia. Inštalácia regulačného zariadenia na zníženie teploty vykurovacej vody (možnosť 2) nie je náhradou za zmenu prednastavenia na termostatických ventiloch a za zmenu v systéme regulácie diferenčného tlaku.

Regulačné zariadenie umožňuje prevádzkovať vykurovaciu sústavu po zateplení pri podobných prietokoch (ale s nižšou teplotou vykurovacej vody) ako pred zateplením. Zateplením sa mení pomer tepelných strát medzi miestnosťami, čomu treba prispôsobiť prednastavenia termostatických ventilov.

Ak sú armatúry na hydraulické vyváženie staré, opotrebované, je asi márne očakávať, že budú mať rovnaké vlastnosti ako nové. Ak je technické riešenie založené na použití existujúcich armatúr, musí byť preukázané, že armatúry sú funkčné a plnia svoj účel. Zateplenie je príliš drahé na to, aby úspory tepla zlyhali na nefunkčnosti nejakých starých armatúr vo vykurovacej sústave.

Čo sa nedá pokladať za hydraulické vyváženie po zateplení?

Jednoznačne ide o tieto prípady:

  • Ak technickým riešením nie je zabezpečené dostatočné zníženie výkonu vykurovacej sústavy, zodpovedajúce kvalite zateplenia.
  • Ak výkon vykurovacej sústavy zostáva nadmerný.
  • Ak nie je súčasťou technického riešenia inštalácia regulačného zariadenia na zníženie teploty vykurovacej vody alebo na zníženie prietokov najmenej o 50 % oproti stavu pred zateplením, s tomu zodpovedajúcou výmenou armatúr.
  • Ak riešenie ráta s využitím starých armatúr po ich životnosti. Takéto riešenie nemožno pokladať za riešenie zodpovedajúce komplexnej obnove domu a zatepleniu.

Príklady z praxe

  1. Projektant vyriešil zníženie výkonu elegantne – na papieri. Zvolil si iné výpočtové teplotné parametre, nižšiu teplotu vykurovacej vody, znížil aj úbytok teploty. Výsledný prietok: vyšší ako pred zateplením. Vôbec ho netrápilo, že dom je pripojený na spoločný zdroj tepla, spolu s nezateplenými domami, a na pätu domu nenavrhol žiadne zariadenie na zníženie teploty vykurovacej vody. Výsledok: Systém musel reálne pracovať s oveľa nižšími prietokmi, termostatické hlavice sa zatvárali, ako vládali, avšak predimenzovaný, a preto nefunkčný systém regulácie diferenčného tlaku im v tom účinne bránil. Všetko sprevádzala vysoká hlučnosť systému a zanedbateľné úspory tepla oproti stavu pred zateplením.
  2. Projektant sa odhodlal znížiť prietok oproti stavu pred zateplením o „závratných“ 15 %. Jedna chyba vyvoláva reťazec ďalších chýb – logicky mu z toho vyplynulo, že na termostatických ventiloch netreba meniť žiadne prednastavenia a existujúce regulátory diferenčného tlaku stačí „jemne pohladkať“. Zníženie prietoku o 15 % znamená zníženie výkonu o 3 %. Robil by niekto zateplenie pre zníženie tepelných strát o 3 %? Čo na tom, že regulátory majú 15 rokov a na prvý ani na druhý pohľad nebudia dôveru, že by boli funkčné? Overenie funkčnosti regulátorov meraním by bola asi požiadavka z inej galaxie. To by sa asi projektant musel zdvihnúť od počítača a vedieť posúdiť stav, nielen odkresliť predchádzajúci projekt hydraulického vyváženia.
  3. Zatepľovacia firma ako generálny dodávateľ komplexnej obnovy si dala spraviť hydraulické vyváženie subdodávateľmi – projektantom, ktorý ponúkol najnižšiu cenu, a montážnou firmou, ktorá ponúkla najnižšiu cenu. Použili termostatické ventily bez prednastavenia, obrovské množstvo ručných vyvažovacích ventilov, žiadnu reguláciu diferenčného tlaku.

Dva roky po zateplení sa nedosiahli žiadne úspory tepla, ľudia sa sťažovali na hluk. Projektant a montážnici hádzali vinu navzájom na seba, montážna firma sa zakrátko „stratila“. Po nekonečných reklamáciách obyvateľov bola zatepľovacia firma donútená dať spraviť úplne nové hydraulické vyváženie renomovanej firme na vlastné náklady. Z predtým namontovaných armatúr sa nič nepoužilo, zbytočné armatúry bolo treba najprv demontovať.

Záver

Hydraulické vyváženie v nedostatočnom rozsahu, ktoré neznižuje výkon vykurovacej sústavy tak, aby zodpovedal vlastnostiam zatepleného domu, neplní svoj účel, nedosahuje úspory, a tým predlžuje návratnosť zateplenia. Nedostatočné opatrenia sú „lacnejšie“ len zdanlivo, nízke prvotné náklady sa vypomstia v prevádzkových problémoch a dlhodobo vo vyšších nákladoch na vykurovanie.

Ing. Juraj Šmelík
Autor je konateľom spoločnosti THERMO-ECO-ENGINEERING, s. r. o.
Obrázky: autor
Ilustračné foto: Miro Pochyba

Príspevok bol prednesený na konferencii Vykurovanie 2018.

Článok bol uverejnený v časopise TZB Haustechnik 5/2018.

 

Komentáre