Parné a teplovodné vykurovacie systémy

Vykurovacia sústava je časť tepelnej sústavy (určená iba na vykurovanie), ktorá prostredníctvom vykurovacích telies zabezpečuje v jednotlivých miestnostiach predpísaný teplotný stav vnútorného prostredia. Tvoria ju zdroje tepla, potrubná sieť a vykurovacie telesá.

Parné vykurovacie sústavy

Parná vykurovacia sústava využíva na prenos tepla z kotla do vykurovacieho telesa ohriatu paru. Tá skondenzuje na chladnejších stenách vykurovacích telies, odovzdá teplo a v podobe kondenzátu sa vracia späť do zdroja. Pohyb pary zo zdroja do telies zapríčiňuje rozpínanie pary. Kondenzát sa vracia do zdroja buď samospádom, alebo sa odvádza do zbernej nádrže, odkiaľ sa prečerpáva do zdroja. Z hľadiska geometrického usporiadania parného prívodného potrubia a vratného potrubia, ktoré odvádza kondenzát, ako aj z hľadiska vzájomného výškového rozmiestnenia zdroja a spotrebičov tepla, rozlišujeme podľa prívodu pary sústavy s mokrým a so suchým kondenzátovým potrubím.
Z hľadiska pracovných tlakov v sieti sa parné vykurovacie sústavy delia na:
• podtlakové – prevádzkový tlak je nižší ako atmosférický,
• nízkotlakové – pretlak pary je do 70 kPa,
• strednotlakové – pretlak pary je od 70 kPa do 1,6 MPa.

Parné sústavy boli historicky prvé zariadenia ústredného vykurovania. V súčasnosti sa navrhujú predovšetkým do objektov s prerušovanou prevádzkou, kde neprekáža pokles teplôt pod bod mrazu pri prevádzkovej prestávke a kde nie sú privysoké hygienické požiadavky (najmä do priemyselných budov). Hlavnými výhodami sú malá tepelná zotrvačnosť, rýchle zakúrenie a možnosť prerušovať prevádzku bez toho, aby hrozilo zamrznutie sústavy. K nevýhodám treba prirátať problematickú reguláciu výkonu, vysokú povrchovú teplotu vykurovacích telies a nižšiu životnosť v dôsledku koróznej agresívnosti kondenzátu. Na potrubné siete parných sústav sa najčastejšie používajú oceľové bezšvové závitové rúrky, závitové zosilnené rúry alebo hladké rúry. Spoje musia byť nerozoberateľné, zvarové. V miestach napojenia vykurovacích telies a montážnych spojov sa používajú rozoberateľné skrutkové spoje. Centrálna regulácia zmenou prietoku pary je takmer nemožná, preto sa výkon reguluje prerušovaním dodávky pary do rozvodov. Jedinou účinnejšou reguláciou je nastavenie prietoku pary pri vykurovacích telesách.

Vodné vykurovacie sústavy

Vodná vykurovacia sústava využíva princíp vzájomného prepojenia zdroja tepla a vykurovacích telies uzavretým vodným okruhom. V zdroji sa vykurovacia voda ohrieva a prívodným potrubím sa rozvádza k jednotlivým vykurovacím telesám. Vo vykurovacom telese odovzdáva vykurovacia voda vplyvom rozdielu medzi teplotou v miestnosti a povrchovou teplotou časť tepelnej energie, čím sa ochladzuje, a vratným potrubím sa vracia späť do zdroja, kde sa opäť ohrieva. Ide o uzavretý okruh, v ktorom sa pohybuje nemenné množstvo vykurovacej vody.
Vodné vykurovacie sústavy charakterizujú tieto parametre:
• priestorové usporiadanie vykurovacej sústavy,
  o vzájomné prepojenie vykurovacích telies,
  o umiestnenie ležatého rozvodu,
  o vedenie prípojok k telesám;
• najvyššia pracovná teplota vykurovacej vody;
• konštrukcia expanznej nádoby;
• materiál na potrubnú sieť.

227750

Prepojenie vykurovacích telies

Vhodné priestorové usporiadanie potrubnej siete je základným predpokladom jej dobrého fungovania. Podľa spôsobu vzájomného prepojenia vykurovacích telies rozlišujeme dvojrúrkové a jednorúrkové sústavy. V najpoužívanejšej dvojrúrkovej sústave sa telesá prepájajú paralelne, t. z. že sa dá jasne rozlíšiť prívodné a vratné potrubie. Všetky telesá pracujú s vykurovacou vodou s rovnakou teplotou. Pri protiprúdovom (vetvenom) zapojení sa vratné potrubie vedie po rovnakej trase ako prívodné – iba s opačným smerom prúdenia vykurovacej vody. Dĺžka jednotlivých vykurovacích okruhov znevýhodňuje telesá umiestnené vo vzdialenejších miestach od zdroja. Súprudové (Tichelmannovo) zapojenie tieto negatívne vlastnosti eliminuje. Vratné potrubie sa vedie súbežne s prívodným tak, že pre každé miesto rozvodu je súčet dĺžky prívodného a vratného potrubia konštantný.

Jednorúrkové sústavy majú vykurovacie telesá zapojené sériovo – vykurovacia voda preteká postupne jednotlivými vykurovacími telesami zapojenými v okruhu. Teplota privádzanej vody do jednotlivých telies postupne klesá. Najjednoduchším variantom je prietokové zapojenie, ktoré je vhodné tam, kde sú umiestnené viaceré telesá s rovnakým charakterom vykurovacieho režimu. Pri prietokovom zapojení sa celý okruh správa ako jedno teleso s premennou teplotou a so spoločnou regulačnou armatúrou. Nevýhodou je vysoký hydraulický odpor okruhu, ako aj to, že jednotlivé telesá sa nedajú individuálne regulovať. Podľa umiestnenia ležatého rozvodu vzhľadom na vykurovacie telesá rozlišujeme sústavy s dolným (na najnižšom podlaží, pod stropom alebo v kanáli v podlahe), horným (napríklad v priestore podlahy) a kombinovaným rozvodom.

Vedenie prípojok k telesám

Podľa spôsobu vedenia rozvodu, na ktorý sa pripájajú prípojky vykurovacích telies, rozlišujeme horizontálne, vertikálne a hviezdicové sústavy. Horizontálna sústava sa vyznačuje minimálnym počtom stúpacích potrubí. Na tie sa napájajú horizontálne okruhy podlažných ležatých rozvodov. Zvláštnym prípadom je etážová sústava, kde sa zdroj tepla, rozvody a vykurovacie telesá umiestňujú na jedno podlažie. Pri vertikálnych sústavách sa vykurovacie telesá napájajú priamo na stúpacie potrubie a na jednotlivých podlažiach sa pri klasicky realizovaných sústavách vedú iba krátke horizontálne prípojky telies. Hviezdicová sústava je v podstate vertikálna dvojrúrková sústava s obmedzeným počtom stúpacích potrubí a veľmi dlhými prípojkami telies. Do centra dispozície sa umiestňuje stúpacie potrubie, na ktoré sa na každom podlaží napája rozdeľovač a zberač so samostatným pripojením každého vykurovacieho telesa. Táto sústava sa špeciálne konštruuje na používanie plastových rozvodov, pričom pred minimálnou dĺžkou rozvodov sa uprednostňuje minimálny počet spojov plastového potrubia.

Obeh vody v sústave

Dôležitým predpokladom správnej prevádzky vykurovacieho systému je zabezpečenie obehu vody v sústave. Ten je buď prirodzený, alebo nútený. Prirodzený obeh vzniká na základe rozdielnych hustôt vratnej (studenej) a prívodnej (teplej) vykurovacej vody. Nútený obeh je vyvolaný tlakom obehového čerpadla. K výhodám prirodzeného obehu patrí nezávislosť od dodávky elektrickej energie, k výhodám núteného obehu zase zabezpečenie lepších hydraulických a teplotných parametrov, dobrá regulácia a meranie spotreby tepla, ako aj urýchlenie zakúrenia. Prirodzený obeh je výhodný najmä pre sústavy s menším pôdorysom a väčšími výškovými rozdielmi medzi vykurovacími telesami a zdrojom tepla. Nútený obeh však ponúka mnohé ďalšie výhody: menovité svetlosti potrubí vychádzajú menšie (z dôvodu väčšej rýchlosti prúdenia), vykurovacie telesá možno umiestniť na úroveň zdroja tepla, má dobrú reguláciu a mnohé ďalšie.

Materiál rozvodov

Voľba materiálu potrubia je rozhodnutím, ktoré podmieňuje ďalšie koncepčné riešenie vykurovacej sústavy. Základná odlišnosť v navrhovaní sústavy z plastov alebo kovov (ocele, medi) vyplýva z odlišných mechanických vlastností týchto materiálov. Potrubie z kovových materiálov možno viesť voľne pred stenami bez ďalších úprav, kým plastové rozvody sa musia chrániť proti mechanickému poškodeniu ďalšou podpornou konštrukciou alebo ich treba zabudovať do konštrukcie.