Keď sa nás zima spýta … alebo čo všetko obsahuje vykurovacia sústava

Základnou úlohou vykurovacej sústavy je pokryť tepelnú stratu objektu a pritom vytvoriť v obytnom priestore tepelnú pohodu. Sústava má niekoľko hlavných častí: „srdcom“ je zdroj tepla, obyčajne kotol. Teplo vyrobené v zdroji sa pomocou teplonosnej látky (média) a prostredníctvom rozvodov odovzdáva buď do vykurovacích telies (radiátorov), alebo priamo do vykurovacieho priestoru. Neoddeliteľnou súčasťou sústavy je komín alebo dymovod. Zdroje tepla, rozvody vykurovacieho média, vykurovacie telesá a komíny sú spojené armatúrami a na rôznych miestach vybavené regulačnými prvkami, ktoré zaisťujú bezpečnú a, pokiaľ možno, hospodárnu prevádzku.

Vykurovanie ako systém

Vykurovacie sústavy rozdeľujeme podľa druhu, teploty, tlaku a spôsobu obehu teplonosného média, podľa počtu rozvodných rúr a podľa druhu a umiestnenia zdroja tepla. Na vykurovanie rodinného domu či bytu sa používajú predovšetkým teplovodné vykurovacie sústavy s prirodzeným alebo núteným obehom, kde je teplonosnou látkou voda s teplotou do 110 °C alebo sústavy teplovzdušného vykurovania, kde je teplonosnou látkou ohriaty vzduch.

Teplovodné vykurovacie sústavy

Vykurovacia sústava s prirodzeným obehom funguje na princípe rozdielnej hustoty vykurovanej a vratnej vody – chladnejšia voda vo vratnom potrubí má vyššiu hustotu, čo spôsobuje v okruhu pretlak a cirkuláciu medzi kotlom a vykurovacími telesami. Tieto sústavy sa navrhujú pre menšie objekty s väčším výškovým rozdielom, napríklad pre rodinné alebo menšie bytové domy, a predovšetkým pre kotly na tuhé palivá. Hlavnou výhodou tohto typu je, že obeh média nezávisí od dodávky elektriny pre čerpadlo, a tak je zabezpečený trvalý odber tepla zo zdroja.

V súčasnosti sa často používajú tlakové vykurovacie sústavy s núteným obehom, kde obeh teplonosnej látky zabezpečuje obehové čerpadlo, najčastejšie umiestnené v rozvodnom potrubí hneď za zdrojom tepla. Sústavy s núteným obehom sú vhodné aj na moderné etážové vykurovanie, kde sú zdrojom tepla kotly na plynné palivo alebo elektrické kotly, ktoré už väčšinou obsahujú aj tlakovú expanznú nádobu a obehové čerpadlo. Rozvodné potrubie má len malý priemer, môže byť ukryté pod podlahou alebo zakryté lištou a nenarúša vzhľad interiéru.

Teplovzdušné vykurovanie

Teplovzdušná vykurovacia sústava využíva ako teplonosnú látku vzduch a pokrýva tepelné straty jeho nútenou výmenou. Toto vykurovanie môže byť centrálne (vzduch sa ohrieva v zdroji tepla a rozvádza do celého domu) alebo lokálne (zdroj ohrieva len vzduch v miestnosti). Ako zdroj tepla na teplovzdušné vykurovanie rodinného domu alebo bytu sa v ostatnom čase čoraz viac využívajú moderné kozubové vložky.

Základné zdroje tepla

Dôležitou súčasťou vykurovacej sústavy je zdroj tepla, zvyčajne kotol, kde sa ohrieva teplonosná látka. Pri výbere zdroja musíme brať do úvahy predovšetkým dostupnosť paliva a potrebný výkon vykurovacej sústavy v pomere k cene obstarávacích nákladov.

Je niekoľko druhov zdrojov tepla:
Kotol na tuhé palivá. Tieto kotly spaľujú uhlie, kusové drevo, drevené brikety, drevné štiepky a palivo z biomasy – pelety. Sú výhradne stacionárne a umiestňujú sa do samostatnej prízemnej alebo pivničnej miestnosti (kotolne), ktorá sa musí dobre vetrať. Spaliny sa odvádzajú samostatným komínovým prieduchom. Kotol na tuhé palivo je vhodné doplniť akumulačným zásobníkom teplej a úžitkovej vody (TÚV) s reguláciou, čo zlepšuje využitie paliva a predlžuje životnosť kotla i komína. Takú sústavu potom môžeme prevádzkovať aj ako nízkoteplotnú a pripojiť napríklad podlahové vykurovanie. Prednosťami týchto kotlov sú nižšia obstarávacia cena vzhľadom na výkon a (zatiaľ) lacnejšie palivo.

39217

Kotol na plynné palivo. Palivom plynových kotlov je zemný alebo skvapalnený plyn. Parametre týchto kotlov sa v posledných rokoch podstatne zlepšili – ich účinnosť je až 95 percent, pri kondenzačnom kotle je to viac ako 100 percent (dokáže totiž využiť aj teplo zo spalín, ktoré inak uniká komínom). Môžeme si kúpiť kotol stacionárny alebo závesný, ktorý sa dá umiestniť aj mimo kotolne, napríklad na chodbu alebo do kúpeľne. Plynové kotly už zvyčajne obsahujú zásobník teplej a úžitkovej vody.

39225

Elektrický kotol. Tento zdroj tepla je nenáročný na obsluhu a nepotrebuje komín – zdrojom tepla je trojfázové elektrické vedenie 3 × 220 V alebo 3 × 380 V so samostatne isteným okruhom. Inštaláciu a prevádzku kotla musí schváliť príslušný elektrorozvodný závod – podmienkou je dostatočná kapacita siete v mieste. Teplonosnú látku kotol ohrieva buď priamo, alebo prostredníctvom akumulačného vodného výmenníka, prípadne zmiešaným spôsobom. Elektrické kotly sú väčšinou závesné, s výkonom zhruba od 4 kW do 60 kW, výkon možno jednoducho regulovať. Ich účinnosť je až 99 percent.

Olejový kotol. Zaujímavým zdrojom tepla sú kotly na ľahké a super ľahké vykurovacie oleje. Majú približne rovnaké nároky na priestor a umiestnenie ako kotly plynové, ľahko sa obsluhujú a regulujú. Dôvodom zatiaľ menšieho rozšírenia je predovšetkým konkurencia lacnejšieho zemného plynu. Okrem toho potrebujeme nádrže na palivo (systém stavebnice). Bežný rodinný dom spotrebuje za vykurovaciu sezónu asi tritisíc litrov ľahkých vykurovacích olejov.

39233

Tepelné čerpadlo. Tepelné čerpadlo patrí medzi tzv. alternatívne zdroje. Odoberá prirodzené nízkopotenciálne teplo zo zeme, z vody a zo vzduchu a odovzdáva ho teplovodnému médiu. Na svoju činnosť však potrebuje elektrickú energiu, takže skutočný výkon je daný pomerom energie prijatej „zadarmo“ a spotrebovanej na pohon čerpadla (tzv. vykurovací faktor). Efektivita využitia tepelných čerpadiel závisí predovšetkým od prírodných podmienok v okolí domu a rozšíreniu dosiaľ bránia vyššie investičné náklady a konkurencia zatiaľ pomerne lacných a prístupných iných druhov paliva. Na princípe tepelného čerpadla pracujú aj rekuperátory tepla z odpadového vzduchu. Inštalujú sa ako súčasť klimatizácie alebo teplovzdušného vykurovania.

39231

Slnečný kolektor. Zdrojom tepla v solárnej vykurovacej sústave je slnečný (solárny) kolektor. Zachytáva tepelnú energiu slnečných lúčov, ohrieva teplonosnú látku v primárnom kolektorovom okruhu a tá potom ohrieva vykurovanú vodu v teplovodnom zásobníku alebo priamo vo vykurovacích telesách. Využitie slnečných kolektorov závisí od prírodných podmienok. Tie sú na našom území len priemerné, takže kolektory tu slúžia predovšetkým ako doplnok hlavného zdroja tepla (kotla na klasické palivo alebo tepelného čerpadla), na ohrev TÚV (tu môže nahradiť 50 až 80 percent ročnej spotreby tepelnej energie) a na ohrev vody v celoročne využívanom bazéne.

Čo je dôležité pri výbere Okrem našich finančných možností a dostupnosti paliva sú dôležitými faktormi pri výbere vykurovacej sústavy veľkosť a spôsob využitia domu. Etážové kúrenie (tepelný príkon spravidla nepresahuje 20 kW) je vhodné najmä na vykurovanie bytov a prízemných domov, ústredné vykurovanie pre viacpodlažné domy. Pre malý prízemný dom alebo víkendovú chatu často stačia lokálne vykurovače alebo teplovzdušné vykurovanie kozubovými vložkami s rozvodom vzduchu a výmenníkom teplej vody.

Aké palivo si zvolíme Výhodnosť použitia paliva závisí predovšetkým od jeho kvality, dostupnosti, možnosti uskladnenia a vývoja ceny. Najlacnejšie a najdostupnejšie sú (aspoň zatiaľ) tuhé palivá. Elektrina je zavedená plošne, ale jej cena je vzhľadom na výkon vykurovačov pomerne vysoká a podľa prognózy odborníkov bude ďalej rásť. Aj zemný plyn je po rozsiahlej plynofikácii dobre prístupný, no takisto sa predpokladá nárast ceny. Geotermálna a slnečná energia sú k dispozícii takmer zadarmo, ale hlavnou prekážkou väčšieho rozšírenia sú relatívne vysoké obstarávacie náklady (státisíce korún) s dlhou návratnosťou (päť až desať rokov). Pôsobí tu aj konkurencia pomerne lacných tradičných palív. Situácia sa však postupne mení v prospech alternatívnych palív. Dobrá rada znie: oboznámte sa na obecnom úrade s energetickou koncepciou obce a zvoľte si palivo, ktoré bude obec preferovať.

Porovnanie rôznych druhov palív vo vykurovacej sústave
Palivo	Výhody	Nevýhody
zemný plyn	neskladuje sa jednoduchá regulácia kotla ekonomická prevádzka neobmedzená dodávka vysoká účinnosť	cena závisí od ceny ropy a kurzu meny
propán (propán-bután)	jednoduchá regulácia vysoká účinnosť komfort pri obsluhe kotla	cena závisí od ceny ropy a kurzu meny je potrebný zásobník dovoz paliva
ľahké vykurovacie oleje	vysoká účinnosť jednoduchá regulácia kotla	vysoká cena je potrebný zásobník dovoz paliva
tuhé palivá	nízka cena ekologické palivo (drevo)	dovoz a skladovanie paliva zložitejšia regulácia menší komfort obsluhy
biomasa	ekologické palivo	dovoz a skladovanie paliva menší komfort obsluhy
elektrina	neskladuje sa vysoká účinnosť jednoduchá regulácia vysoký komfort obsluhy	relatívne vysoká cena je potrebná dimenzovaná sieť

Potrubia a armatúry

Rozvodná sieť vykurovacej sústavy sa skladá z rúrok (prípadne elektrických káblov) a armatúr. Potrubie pre teplovodné sústavy sa vyrába z ocele, medi alebo plastov. Musí mať správny priemer, hrúbku stien a nesmie sa doň púšťať teplonosná látka s inými prevádzkovými parametrami, než pre ktoré je potrubie určené. Výber materiálov závisí predovšetkým od ich tepelnej rozťažnosti, pevnosti, odolnosti proti korózii, nárokov na spracovanie – a, samozrejme, požiadaviek na navrhovanú vykurovaciu sústavu. V jednej sústave sa môže nachádzať aj potrubie s kombináciou rôznych materiálov.

Rozvodná sieť obsahuje rozličné typy armatúr, ktoré umožňujú pripojenie k zdrojom tepla a vykurovacím telesám, uzavieranie rozvodov, ich hydraulické vyváženie, odvzdušnenie, vypúšťanie vykurovacieho média, bezpečnosť prevádzky a pod. Regulačné a meracie armatúry slúžia na reguláciu vykurovania a meranie spotreby tepla.

39242

Vykurovacie telesá

Na vykurovanie jednotlivých miestností slúžia vykurovacie telesá. Môžu byť súčasťou ústredného vykurovania (sú napojené na centrálny zdroj tepla) alebo fungujú ako samostatný lokálny zdroj tepla (kozuby či elektrické priame vyhrievače). Vykurovacie telesá umiestňujeme na najviac ochladzovanú plochu v miestnosti, čo je spravidla pod oknom na stene medzi miestnosťou a vonkajším priestorom. Buď ohrievajú priamo vzduch (konvekčné telesá), alebo ďalší akumulačný materiál, ktorý potom teplo odovzdáva do okolia (sálavé telesá, podlahové alebo stenové vykurovanie). Konvekčné telesá môžu byť článkové, doskové alebo rúrkové. Vyrábajú sa z liatiny ocele a zo zliatin hliníka, moderné sú telesá z medeného plechu.

Kombinácia zdrojov a telies Zdroje tepla možno rôzne kombinovať. Najčastejšie sa kombinujú dva zdroje (bivalentný systém) – napr. kotol a jeden alternatívny zdroj (kolektor, tepelné čerpadlo) alebo kotol a kozub s kozubovou vložkou. Výnimkou nie sú ani kombinácie troch zdrojov (trivalentný systém) – kotol, solárny kolektor a tepelné čerpadlo. Predávajú sa aj kotly na rozličné druhy paliva, napr. na drevo aj elektrinu, alebo na tuhé palivá a ľahké vykurovacie oleje a elektrinu, a dokonca je možná aj kombinácia plyn, tuhé palivá a ľahké vykurovacie oleje. Kombinovať možno aj vykurovacie telesá, pričom nie sú vhodné kombinácie telies s rozdielnymi parametrami vodného obsahu a tepelnej zotrvačnosti. Pri rekonštrukcii vykurovania sa uplatní predovšetkým kombinácia telies centrálneho vykurovania s podlahovým alebo s lokálnymi telesami každého druhu. Kombináciu zdrojov tepla a vykurovacích telies musí navrhovať odborník.

Podlahové vykurovanie

Na princípe sálania tepla pracuje podlahové a stenové vykurovanie, kde sa teplonosné médium (voda alebo elektrina) rozvádza rúrkami alebo elektrickými káblami pod povrchom podlahy alebo steny. Výhodami sú úspora príkonu tepelnej energie a väčšia tepelná pohoda, nevýhodami sú vyššie obstarávacie náklady, dlhšia tepelná zotrvačnosť a náročnejšia regulácia. Podmienkou je nízkoteplotný zdroj – kondenzačný kotol, tepelné čerpadlo alebo slnečný kolektor – s teplotou privádzaného média do 50 °C. Použiť môžeme aj iné zdroje, ale iba v kombinácii s akumulačným zásobníkom teplej vody.

Pri plánovaní si treba ujasniť, či sa takto bude vykurovať celý objekt alebo sa podlahové vykurovanie použije v kombinácii s inými vykurovacími telesami. Optimálny je systém, keď asi 60 percent tepelnej straty objektu kryje podlahové vykurovanie a 40 percent konvekčné vykurovacie telesá.

39239

Regulácia vykurovacej sústavy

Hospodárne vykurovanie závisí od možnosti účinne regulovať teplotu v jednotlivých zvolených častiach, napríklad v miestnostiach. Spôsob musí zodpovedať typu sústavy a požiadavkám užívateľa na komfort vykurovania. V zásade sa dá regulácia vykurovacej sústavy rozdeliť podľa voľby tzv. riadiacej veličiny. Ak je riadiacou veličinou vnútorná teplota v miestnosti, ide o individuálnu reguláciu alebo zónovú reguláciu. Individuálna regulácia sa používa predovšetkým pri lokálnych vykurovačoch (napr. termostat meria teplotu vzduchu a zapína alebo vypína vetrák akumulačnej pece), zónová regulácia sa používa v sústave s jedným zdrojom tepla, ale s niekoľkými vetvami s odlišným teplotným režimom (napr. byt – dielňa). Ak je riadiacou veličinou vonkajšia teplota, ide o ekvitermickú reguláciu. Vtedy je potrebné, aby každá časť domu mala samostatný vykurovací okruh alebo aspoň samostatnú vetvu. Najzložitejšia je kombinovaná regulácia podľa vonkajšej a vnútornej teploty.

Regulačná armatúra býva umiestnená buď priamo v zdroji tepla, v niektorej časti rozvodu, alebo priamo na vykurovacích telesách.