Otopné soustavy

Firma Wöhler se zabývá vývojem přístrojů k měření a regulaci otopných soustav, čímž se podílí na ekologičtějším provozu zdrojů tepla a přispívá ke snížení nákladů na vytápění, což ocení podstatná část naší společnosti, protože každoročně dochází k neustálému růstu cen energií.

Otopná soustava je taková část objektu, která zahrnuje zdroj tepla (sekce níže), zabezpečovací zařízení, potrubní síť, otopná tělesa a armatury.

Dělení podle teplonosné látky

parní soustavy
vodní soustavy
teplovzdušné soustavy

Dělení podle teploty teplonosné látky

nízkotlaké - do 65 °C
teplovodní - do 110 °C
horkovodní - od 110 °C

Dělení podle zajištění oběhu otopné vody

soustavy s přirozeným oběhem
soustavy s nuceným oběhem

Dělení podle způsobu sdílení tepla

konvekční
sálavé

Hydraulické vyvážení otopné soustavy

U hydraulicky nevyvážené otopné soustavy proudí teplonosná kapalina tou nejkratší cestou zpět ke zdroji tepla. Následkem toho je nedostatečný tepelný komfort v objektu, neboť přes vzdálenější otopná tělesa proudí menší množství teplonosné kapaliny. S tímto úzce souvisí i vyšší roční náklady na vytápění důsledkem zvyšující se potřeby energie. Zejména negativně působí rychlejší návrat otopné vody u nízkoenergetických zdrojů tepla, např. kondenzačních kotlů nebo tepelných čerpadel. Dochází k častému spínání a vypínání zdroje, což má jednak za následek snížení životnosti tepelného stroje a dalším negativem je potřeba vyšší výstupní teploty otopné vody na pokrytí tepelné ztraty části objektu s nevyváženými tělesy - nedisponují dostatečným výkonem, který je potřeba na pokrytí tepelné ztráty. Úsporná technologie zůstává nevyužita.

Hydraulické vyvážení soustavy řeší tento problém tím, že se postará o rovnoměrné rozdělení toku otopné vody v celém systému. Teoretický výpočet pro určení správného nastavení vyvažovacích ventilů poskytuje pouhá vodítka, protože nezohledňuje reálný diferenční tlak v otopné soustavě, ten se mnohy výrazně liší. Pro ideální vyvážení otopné soustavy slouží digitální computer Wöhler DC 17, který umožňuje provést zkoušku měření diferenčního tlaku na vyvažovacích ventilech a určení přesného průtoku - volitelně v litrech nebo m3 za hodinu. Pro správné nastavení stáčí pouze zadat kv hodnotu vyvažovací ventilu. Pomocí přístroje Wöhler DC 17 lze provést kontrolu teplotního spádu otopné soustavy prostřednictvím teplotních čidel umístěných na výstupní větvi zdroje energie a na zpátečce. Naměřením těchto teplot před a po změně nastavení vyvažovacích ventilů lze ověřit úspěšnost celého zásahu. Na místě měření lze celý procest zdokumentovat a doložit vytištěné výsledky měření díky termotiskárně Wöhler TD 600. Přístroj Wöhler DC 17 je možno připojit ke stávajícím vyvažovacím ventilům pomocí adapteru, který patří do základní výbavy přístroje.

Kromě zaznamenávání diferenčního tlaku a teploty na teplovodních, tepelných a chladicích zařízení je možné využít Wöhler DC 17 pro měření průtoku oleje na olejových tryskách, díky tomu lze nastavit tepelný výkon zařízení. Umožňuje to robustní tlakový senzor, který je dimenzovaný pro přímý kontakt s plynem, vodou a olejem. Senzor je dimenzovaný na tlak 32 bar.

Kontrola otopné soustavy

Evropská směrnice pro budovy EPBD v článku 14 požaduje jednorázovou energetickou inspekci tepelného zařízení. Podle DIN 15378 lze tuto kontrolu provádět zjednodušenou metodou na základě Checklistu – tzv. „Kontrola – Topení“. To se týká v Německu cca 7 milionů plynových a olejových tepelných zařízení, čímž může být otevřen obrovský potenciál pro úsporu energie.

Tato „Kontrola-Topení“, která byl vyvinuta jako první standardizovaná metoda kompletního přezkoušení tepelného zařízení, poskytuje okamžitý, rychlý a vyčerpávající výsledek. Měl by posloužit pro rozhodnutí uživatele, zda provést alternativní změny na tepelném zařízení. Tato metoda, která byla původně navržena již v roce 1991 Spolkovému ministerstvu životního prostředí k novele 1. BlmSchV des TÜV Süd, lze provádět pomocí moderní měřící techniky.

V roce 2008 byly zahájeny po celém Německu komorou SHK a SF provozní zkoušky a celé dvě třetiny koncových zákazníků si nechali provést dodatečná úsporná opatření, jako je výměna oběhového čerpadla, tepelnou izolaci potrubní sítě či hydraulické vyrovnání soustavy.

V principu jde o to, provést inspekci hlavních komponentů tvořících otopnou soustavu - zdroje tepla, potrubní séítě, tepelného výměníku atd.

1. Tepelný zdroj

Pro posouzení tepelného zdroje se provádí techinickoměřící analýza provozdních podmínek zařízení a přibližný výpočet stupně využití, stejně jako tepelné zátěže pro dimenzování kotle. Technicko-měřící analýza obsahuje výpočet ztráty tepla spalinami – komínová ztráta, povrchové ztráty a ventilační ztráty.

Takto může být posouzen skutečný stav topení. Měřené hodnoty lze velice rychle naměřit pomocí přístrojů jako jsou Wöhler A 400, Wöhler A 600. Obsluha a průběh měření bude popsáno detailně v následujícím odstavci.

I. Komínová ztráta

Určení komínové ztráty probíhá podle zadání 1. BImSchV ve jádru proudících spalin pomocí k tomu způsobilému přístroje. Výpočet pak podle Siegertova vzorce:

Měřící přístroje Wöhler A 400 a Wöhler A 600 přepočítávají komínovou ztrátu přímo do potenciálu zlepšení. Při provozních zkouškách bylo zjištěno, že sice hraniční hodnota podle 1. BImSchV z 99% nebyla překročena ale u více jak 55% tepelných zařízení komínová ztráta leží přes 8% a tím představuje úsporný potenciál.

II. Ztráta povrchem

Ztráta povrchem

Stanovení ztráty povrchem vlivem tepelného sálání je stanoveno metodou v normě DIN EN 304. K tomuto se rozdělí plocha kotle na jednotlivé díly, které se pak testují pomocí zapouzdřeného teploměru. Absolutní ztráta povrchem je vypočítána přes součet jednotlivých dílčích ploch. Relativní ztráta povrchem qST vychází vydělením normovanou sumy a jmenovitého výkonu. Z toho vychází následující vzorec.

Výpočet qST se nemusí provádět, pokud střední povrchová teplota kotle je o méně než 5 K přes prostorovou teplotu.

U analyzátorů spalin Wöhler A 400 a Wöhler A 600 stejně jako u Wöhler DC 410 jsou zadávány všechny dílčí plochy po sobě a teploty pak odpovídajícím způsobem k nim přiřazovány.

Ztráta povrchem

III. Ventilační ztráta

Jako ventilační ztráta se označuje tepelná ztráta kotle, která je 30 vteřin po vypnutí hořáku stanovena z rychlosti proudění a teploty ve zbytkovém proudění spalin v kouřovodu. Měření rychlosti proudění je prováděno pomocí citlivého diferenčního manometru a Prandtlovy trubice se zabudovaným tepelným čidlem. Diferenční manometr musí mít citlivost 0,01 Pa nebo ještě menší, abychom mohli stanovit rozlišení v rychlosti proudění od cca 0,15 m/s.

K tomuto by měly být použity pouze certifikované měřící přístroje, které jsou používány k měření podtlaků v místnostech s tepelným zařízením (4 Pa Test).

Měření probíhá v středním proudu spalin v měřícím otvoru zhotoveném pro měření komínové ztráty. Existující odtahová hradítka a vedlejší vzduchová zařízení není nutno při tomto nastavení měnit.

Ventilační ztráta q_LS_norm v odtahovém hrdle se nechá vypočítat z rychlosti proudění v teploty vzduchu Luft.

Ventilační ztráta

A_v - průřezová plocha odtahu spalin v m2
v(30) - rychlost prodění ve spalinové cestě v m/s, 30 vteřin po vypnutí hořáku
ρ_vzduch - hustota vzduchu, Norm: 1,2 kg/m3 při 20 °C, přístroj dělá korekturu hustoty
c_pL - specifická tepelná kapcita, Norm: 0,279 Wh/kg°C
θ_L (30) - teplota v jádru spalin v hrdle po 30 vteřinách v °C
θ_prostor - teplota v prostoru kotle v °C
θ_{vně,měřen.} - venkovní teplota, skutečná naměřená v °C
θ_vně,ref. - referenční venkovní teplota v °C
Q_kotel - určený výkon topeniště nebo kotle

Dále se zjistí způsobilost tepelného zdroje k využití Brennwertnutzung – výhřevnost podle možností optickou kontrolou typového štítku nebo z podkladových materiálů výrobce. Předimenzování kotle se porovná a odstup‘nuje s pomocí tepelného zatížení budovy a odpovídajícího výkonu kotle. Regulace se provede na základě optické kontroly. Zde existuje odstupňování podle tepelné regulace kotle (bez regulace nebo s termostatem kotle bez časové závislosti regulace) stejně jako pokojově vedená regulace (s časovým řízením nebo bez něho) a venkovní regulace.

2. Rozdělovač tepla

V oblasti rozdělovače teplo se vizuálně kontrolují následující body:

Hydraulické vyvážení - zda je zařízení hydraulicky vyvážené, se posoudí na základě přezkoušení existence a nastavení vyrovnávacího zařízení.
Čerpadlo - ke kontrole správného dimenzování výkonu a nastavení cirkulačního čerpadla se porovná jeho skutečný výkon s výkonem požadovaným.
Potrubní vedení - další a nikoli zanedbatelnou úsporu energie představuje izolace potrubí rozvodu tepla. Inspekce zahrnuje vizuální kontrolu přístupných a viditelných míst rozvodu tepla a teplé vody.

3. Předávání tepla – tepelný výměník

Při předávání tepla jsou posuzovány všechny termostatické ventily u topných těles, resp.plochých těles. U třech čtvrtin všech prověřovaných případů jsou ještě používané staré nebo ruční ventily, což ve spojení se zastaralou termoregulací představuje obrovský úsporný energetický potenciál.

Inspekční zpráva

Dvoustranná inspekční zpráva obsahuje rozhodující, významná data o budově a zdroji energie včetně zadaných bodů ke zlepšení energetického potenciálu a nápravných doporučení. Suma zjištěných hodnotících bodů je zaznamenána v barevném proužku tachografu. Z něho se dají jednoduše přečíst hodnocení topení a nejnutnější opatření ke zlepšení.

Inspekční zpráva je vystavena bezprostřední během inspekce. Existující výsledek lze okamžitě vysvětliv v poradenském rozhovoru. Zákazníkovi lze okamžitě ukázat slabá místa na jeho tepelném zařízení.