Bezpečnostní poznámka: Toto je archivovaný vzdělávací text z 2018. rok, a nikoli projekt nebo návod na samostatnou instalaci otopné soustavy. Výpočet, výběr zařízení, instalace, testování a uvedení do provozu by měly být svěřeny kvalifikovaným projektantům a dodavatelům v souladu s platnými předpisy a dokumentací výrobce.
Celkové potřeby vytápění budovy jsou také ovlivněny pláštěm budovy. Podívejte se na naše dřevěná okna, dřevěná-hliníková okna a služby, nebo pošlete žádost o cenovou nabídku.
Vytápění většího bytu a rodinných domů tradičními kamny není nejpříjemnější zimní kratochvílí. Vytápění tímto způsobem je nepříjemné nejen proto, že dává práci s údržbou kamen, ale také proto, že musíte připravit palivo, rozdělat oheň, vyčistit popel a při všech těchto pracích se byt špiní víc než obvykle. Kromě těchto nevýhod vytápění kamny neodpovídá požadavkům moderního bydlení ani esteticky, ani z hlediska rovnoměrnosti rozložení teplot. Na základě těchto skutečností není divu, že nejen v novostavbách ve společenském vlastnictví, ale i ve speciálních rodinných domech se dnes využívá systém ústředního vytápění.
Schéma vytápění a princip fungování
Zařízení ústředního topení (obr.1) se skládá ze systému: kotle, topných těles a potrubí. Nejvyšším bodem tohoto systému je expanzní nádoba. Celý systém je naplněn vodou. Pokud spalujeme v kotli, voda se ohřeje a díky své nižší měrné hmotnosti stoupá vzhůru a teplá voda je nahrazena vodou, která se ochladila v topných tělesech (má tedy vyšší měrnou hmotnost). Voda, která proudí nahoru, přichází potrubím k topným tělesům, kde odevzdává své teplo, ochlazuje se a vrací se do kotle.
Obrázek 1 — zařízení pro ústřední vytápění.
V důsledku rozdílu v měrné hmotnosti studené a teplé vody v systému vzniká nepřetržitý uzavřený průtok, který umožňuje přívod určitého množství tepla do topných těles.
Síla, která umožňuje cirkulaci vody díky rozdílu teplot - zejména při ohřevu pouze na jedné úrovni - je velmi malá a proto je důležité dimenzovat zařízení na základě pečlivých a přesných výpočtů. V praxi se často stává, že zařízení, zejména pro menší a samostatné byty, se navrhují rychle a na základě údajů ze zkušeností. Není pochyb o tom, že systém ústředního vytápění lze někdy úspěšně realizovat tímto způsobem, ale častější je, že nefunguje bezchybně a vzniklé chyby se později obtížněji opravují.
Proto nesmíme litovat námahy vytvořit potřebné kalkulace a projekty, protože se to jistě vyplatí. Nesmíme ztratit ze zřetele skutečnost, že takový systém by měl sloužit po celý život.
Výpočet požadovaného množství tepla
Prvním úkolem při návrhu je vypočítat požadované množství tepla pro vytápění požadovaných místností. Potřebné množství tepla na vytápění odpovídá jeho ztrátám. Tepelné ztráty závisí na rozdílu mezi venkovní teplotou a teplotou místnosti, která má být vytápěna, na součiniteli prostupu tepla těch ploch, které ohraničují sledovanou místnost, a také na velikosti těchto ploch.
Výpočet by měl být proveden samostatně pro každý povrch s různými součiniteli prostupu tepla a s rozdíly ve vnějších a vnitřních teplotách. Součet takto získaných dílčích výsledků dá celkové potřebné množství tepla v místnosti. (Pro ty, kteří se zdráhají provádět výpočty, upozorňujeme, že výpočet vyžaduje pouze základní výpočty).
Potřebné množství tepla se vypočítá podle vzorce:
Q=F * k (tb - tk)
kde jsou:
Q - množství tepla ztraceného místností, kcal/hod;
F - plocha (stěna, okno, dveře, podlaha, strop), kterou prochází teplo, m2;
k - součinitel prostupu tepla pro pozorovaný povrch, kcal/m2°C
tb- požadovaná vnitřní pokojová teplota, °C
tk - vnější teplota pozorovaného povrchu, °C
Obrázek2— příklad výpočtu potřebného množství tepla.
Archivní příklad výpočtu místnosti
Pro lepší přehled o toku výpočtu si uvedeme praktický příklad. Úkolem je vypočítat potřebné množství tepla pro bytový dům z obr.č.2. Technické údaje jsou: příčky z pórovitých cihel, rozměry10 cm, oboustranně omítnutá, hlavní stěna tl38 cm oboustranně omítnutá, dveře jednoduché prosklené, okno dvojité s dřevěným rámem. strop s dřevěnými trámy z obou stran krytý deskami a nad stropem uzavřená půda, pod podlahou je zemina. Předpokládaná minimální venkovní teplota -20°C. Přenos tepla vnějším oknem:
Oblast: F =1,5x2=3 m2
Součinitel prostupu tepla: k =3,5
Teplotní rozdíl: tb = +20°C, tk = -20°C, tb - tk =20- (-20) =40°C
Q=3x3,5x40=420kcal/hod
Průchod tepla vnější hlavní stěnou:
Oblast: F =3h4- plocha okna =12-3=9 m2
Q =9h1,3x40=468kcal/hod
Průchod tepla dveřmi do haly:
Oblast: F =0,9x2=1,8 m2
k =3
Teplotní rozdíl: tb =20°C; tk =16°C, tb - tk =20-16=4°C
Q =1,8h3h4=21,6kcal/hod
Prostup tepla stěnou směrem do haly:
Oblast: F =3x3,5- plocha dveří =10,5-1,8=8,7m2
k =1,6
Teplotní rozdíl: tb – tk =40°C
Q = 8,7 x 1,6 x 4 = 55,7 kcal/hod
Prostup tepla stěnou směrem k WC:
Povrch: F = 1,5 x 3 = 4,5m2
k =1,6
Teplotní rozdíl: tb – tk = 2°C
Q = 4,5 h 1,6 h 2 = 14,2 kcal/hod
Prostup tepla stěnou do koupelny:
Povrch: F = 1,9 x 3 = 5,7m2
k =1,6
Teplotní rozdíl: tb - tk = 20 - (+24) = -4°C
V tomto případě teplo přechází z koupelny do místností, tj. nejedná se o ztrátu tepla, ale o zisk, a proto je třeba tuto hodnotu odečíst od celkového potřebného tepla.
Q = 5,7 h 1,6 x (-4) = -36,5
lMezi jednotlivými místnostmi není rozdíl teplot, nedochází tedy k přenosu tepla a není tedy třeba počítat.
Prostup tepla stropem:
Povrch: F = 3,5 x 4 =15 m2
k = 1,5
Teplotní rozdíl: tb - tk = 20 - (-12) = 32°C
Q =15 h 1,5 x 32 = 720 kcaI/hod
Prostup tepla podlahou:
Povrch: F = 15m2
k = 1,5
Teplotní rozdíl: tb – tk = 20 - (-2) = 22°C
Q = 15 x 1,5 x 22 = 495 kcal/hod
Celkové požadované teplo:
420
468
21,6
55,7
14,2
720
495
-–––––
2194,5 kcal/hod
Hodnota získaná tímto způsobem by měla být zvýšena o přídavky, jako je přídavek na světové strany, přídavek na vítr a přídavek na přerušení vytápění.
Větrné příslušenství:
Normální plochy: s jednou vnější stěnou s otvorem:
10% s více vnějšími stěnami s otvory: 15%
Větrné oblasti: s jednou vnější stěnou s otvorem:
20%, s více vnějšími stěnami s otvory: 25%.
Příslušenství pro přerušení ohřevu:
Očekávané přerušení vytápění od 8 - 12 hodin denně: 15%.
Očekávané přerušení vytápění od 12 - 16 hodin denně: 25%.
Přidání ke světovým stranám
Severozápadní orientace: 5%.
Severní orientace: 10%.
Místnost v příkladu se nachází v oblasti s normálními větry, je orientována na sever, a proto je třeba získanou hodnotu přičíst dvakrát 10%, tj. celkem 20%.
Nebudeme počítat příspěvek na přerušení vytápění, protože je méně souvislý.
2194,5
+438,9 (20%)
-———————
2633,4
Od této hodnoty by se mělo odečíst množství tepla přijatého ze zdi směrem do koupelny:
2633,4
- 36,5
-————
2596,9
V souladu s tím je množství tepla potřebného k vytápění místnosti Q = 2597 kcal/hod
Návrh systému
Nejprve byste při navrhování měli nakreslit základnu stran v měřítku 1:100. nebo pokud možno 1:50. Topná tělesa musí být umístěna pod oknem a v místnostech, kde nejsou okna, vedle dveří vedoucích do volného prostoru nebo do chladnějších místností. Vzhledem k možná delšímu potrubí je toto uspořádání poněkud dražší než uspořádání topných těles podél vnitřních stěn, ale mnohem významnější jsou výhody, proudění vzduchu a s tím spojené i teplotní uspořádání. (obr. 3)
Obrázek 3 — proudění vzduchu kolem topného tělesa.
Výběr topných těles
Po návrhu následuje volba typu topných těles a stanovení požadovaných topných ploch. Pro teplovodní vytápění jsou nejvhodnější topná tělesa ocelová radiátory. Mnoho lidí se zdráhá tyto radiátory používat, údajně proto, že je poškozuje voda a rychle vytékají. K tomu však dochází pouze tehdy, když je voda ze systému často a neoprávněně vypouštěna, nebo když je radiátor po vypuštění vody ponechán delší dobu bez vody. Při běžném používání je životnost ocelových radiátorů přibližně stejná jako u litinových radiátorů. Litinové radiátory nejsou pro teplovodní vytápění nejvhodnější především proto, že jsou velmi drahé a také proto, že mají velkou vlastní hmotnost. Z hlediska tepelného výkonu jsou oba typy radiátorů totožné.
Hliníkové radiátory patří mezi nejmodernější topná tělesa (Alutherm, Radal). Tepelné vlastnosti těchto radiátorů jsou velmi příznivé, jejich vlastní hmotnost je nízká, mají velmi krásný a moderní vnější vzhled. Jejich spojení je provedeno závitovými přírubami. Při připojování radiátoru, aby nevznikl galvanický článek a v této souvislosti koroze, by měly být hlavy a hřídele šroubů izolovány elektrickým izolantem.
Připojení článků radiátoru
Široké ocelové radiátory by měly být používány pouze v případě, že by použití normálních (od 150 mm) mělo za následek velmi dlouhé radiátory. Ocelové radiátory jsou komerčně dostupné se svařenými články 5 - 10 -15 - 20. Pokud je pro jeden radiátor zapotřebí více než 20 článků, pak ga
lze rozšířit o jednotku 5 nebo případně o prvky 10 pomocí mezilehlých šroubů chladiče 5/4“ s levým a pravým závitem a klingeritovým nebo kentaurovým tmelem nad šrouby těsnícím vazelínou vodou. 100°C nebo grafitový olej Pro montáž prvků
Litinové radiátory i ocelové radiátory staré konstrukce jsou sestaveny pomocí prvků a upevněny mezišrouby. Pokud kupujeme radiátory z druhé ruky, je třeba je před montáží důkladně prohlédnout a zkontrolovat, zejména součásti jednotlivých prvků. Stav plechu je nejlepší zkontrolovat ostrým předmětem (např. tříbřitou škrabkou), protože oslabený plech se tlakem propíchne, takže si tímto způsobem ušetříme další nepříjemnosti.
Tlaková zkouška
Radiátory, které jsme sami smontovali, nebo radiátory z druhé ruky, musí být před instalací otestovány. Zkouška se provede nejjednodušším způsobem, pokud jeden konec chladiče uzavřeme zátkami a na tyto zátky nasadíme. Poté radiátor zcela naplníme vodou a jeden ze zbývajících otvorů uzavřeme závitovým uzávěrem a na druhý otvor nasadíme pryžovou hadici s trubkovým připojením. Připojte druhý konec pryžové hadice k vodovodní síti. Pokud vlivem tlaku vodovodní sítě po 5 -10 mminutách nezjistíme, že radiátor netěsní, můžeme jej nainstalovat. Tam, kde není vodovodní síť, lze tlak požadovaný od 2-3 vytvořit pomocí ruční pumpy.
Otopná tělesa lze umístit na nožičky nebo na konzoly, které se připevňují ke stěně. Lepší je řešení s konzolami, protože nebrání čištění pod radiátorem a má i lepší estetický vzhled. Pro připevnění konzoly by měl být do zdi vyvrtán otvor o hloubce 10 - 12cm tak, aby strany otvoru byly rovnoběžné nebo aby otvor sahal směrem ke zdi. Nad otvorem musí zůstat alespoň dvě nepoškozené řady cihel. Radiátor s prvky 20 vyžaduje dva, a pro delší - tři konzoly.
Zdroj tepla
Potřebná topná plocha kotle je stanovena na základě celkového potřebného tepla objektu (bytu). Tuto velikost získáme přidáním požadovaných množství tepla pro jednotlivé místnosti. V případě menších kotlů, které topí koksem nebo kvalitnějším uhlím, lze prakticky počítat s 10.000 kcal/hod pro 1 m2 otopnou plochu. Pokud tedy celkové potřebné množství tepla vydělíme 10.000, dostaneme přibližně požadovanou topnou plochu kotle. Doporučuje se však vzít kotel s o něco vyšším výkonem, než je vypočtený.
Typ kotle je dán především druhem paliva. Na koks jsou nejvhodnější malé litinové kotle. Kotle vyrobené z oceli a svařované konstrukce jsou vhodnější pro spalování různých paliv.
Malé kotle mívají topnou plochu o1,5 m2 (15.000kcal/hod.),2,14 m2(22.000kcal/hod) i3.16 m2(32.000 kcal/hodinu). U rodinného domu, který je uveden na obr.č.4 jako příklad je vyžadováno zaokrouhlení17.000kcal/hodinu celkového tepla. Jako palivo jsme zvolili koks. Podle všech uvedených údajů je kotel s topnou plochou o2,14 m2.
Obrázek4— potřebné teplo pro rodinný dům.