Bezpečnostná poznámka: Toto je archivovaný vzdelávací text z 2018. roku, a nie projekt alebo návod na samostatnú inštaláciu vykurovacieho systému. Výpočet, výber zariadenia, inštaláciu, testovanie a uvedenie do prevádzky by mali byť zverené kvalifikovaným projektantom a dodávateľom v súlade s platnými predpismi a dokumentáciou výrobcu.
Celkové potreby vykurovania budovy sú ovplyvnené aj plášťom budovy. Pozrite si naše drevené okná, drevo-hliníkové okná a služby, alebo pošlite žiadosť o cenovú ponuku.
Vykurovanie väčšieho bytu a rodinných domov klasickými pecami nie je práve najpríjemnejšia zimná zábava. Kúrenie týmto spôsobom je nepríjemné nielen preto, že dáva prácu s údržbou kachlí, ale aj preto, že musíte pripraviť palivo, zapáliť oheň, vyčistiť popol a pri všetkých týchto prácach sa byt zašpiní viac ako zvyčajne. Okrem týchto nevýhod vykurovanie kachľami nespĺňa požiadavky moderného bývania ani esteticky, ani z hľadiska rovnomernosti rozloženia teplôt. Na základe týchto skutočností niet divu, že nielen v novostavbách v spoločenskom vlastníctve, ale dnes už aj v špeciálnych rodinných domoch sa využíva ústredné kúrenie.
Schéma vykurovania a princíp činnosti
Zariadenie ústredného kúrenia (obr.1) pozostáva zo systému: kotla, vykurovacích telies a potrubí. Najvyšším bodom tohto systému je expanzná nádoba. Celý systém je naplnený vodou. Ak spaľujeme v bojleri, voda sa ohrieva a vďaka svojej nižšej mernej hmotnosti stúpa hore a horúcu vodu nahrádza voda, ktorá sa ochladila vo vykurovacích telesách (preto má vyššiu mernú hmotnosť). Voda, ktorá tečie nahor, prichádza potrubím do vykurovacích telies, kde odovzdáva svoje teplo, ochladzuje sa a vracia sa do kotla.
Obrázok 1 — zariadenie pre ústredné kúrenie.
V dôsledku rozdielu v mernej hmotnosti studenej a teplej vody v systéme sa vytvára nepretržitý uzavretý prietok, ktorý umožňuje dodávanie určitého množstva tepla do vykurovacích telies.
Sila, ktorá v dôsledku rozdielu teplôt umožňuje cirkuláciu vody - najmä pri ohreve len na jednej úrovni - je veľmi malá a preto je dôležité, aby boli zariadenia dimenzované na základe starostlivých a presných výpočtov. V praxi sa často stáva, že zariadenia najmä do menších a individuálnych bytov sa navrhujú rýchlo a na základe údajov zo skúseností. Niet pochýb o tom, že systém ústredného kúrenia sa dá niekedy úspešne zrealizovať aj takýmto spôsobom, no častejšie je, že nefunguje bezchybne a vzniknuté chyby sa neskôr ťažšie opravujú.
Práve preto nesmieme ľutovať námahu pri vytváraní potrebných kalkulácií a projektov, pretože sa to určite oplatí. Nesmieme stratiť zo zreteľa skutočnosť, že takýto systém by mal slúžiť celý život.
Výpočet požadovaného množstva tepla
Prvou úlohou pri projektovaní je vypočítať požadované množstvo tepla na vykurovanie požadovaných miestností. Potrebné množstvo tepla na vykurovanie zodpovedá jeho stratám. Tepelné straty závisia od rozdielu vonkajšej teploty a teploty miestnosti, ktorá sa má vykurovať, od súčiniteľa prechodu tepla tých plôch, ktoré ohraničujú pozorovanú miestnosť, ako aj od veľkosti týchto plôch.
Výpočet by sa mal robiť samostatne pre každý povrch s rôznymi súčiniteľmi prestupu tepla a s rozdielmi vonkajších a vnútorných teplôt. Súčet čiastkových výsledkov získaných týmto spôsobom poskytne celkové potrebné množstvo tepla v miestnosti. (Pre tých, ktorí sa zdráhajú robiť výpočty, upozorňujeme, že výpočet vyžaduje iba základné výpočty).
Potrebné množstvo tepla sa vypočíta podľa vzorca:
Q=F * k (tb - tk)
kde su:
Q - množstvo tepla strateného miestnosťou, kcal/hodinu;
F - plocha (stena, okno, dvere, podlaha, strop), cez ktorú prechádza teplo, m2;
k - koeficient prestupu tepla pre pozorovaný povrch, kcal/m2°C
tb- požadovaná vnútorná izbová teplota, °C
tk - vonkajšia teplota pozorovaného povrchu, °C
Obrázok2— príklad výpočtu požadovaného množstva tepla.
Archívny príklad výpočtu miestnosti
Pre lepší prehľad o toku výpočtu si uvedieme praktický príklad. Úlohou je vypočítať potrebné množstvo tepla pre bytový dom z obrázku č.2. Technické údaje sú: deliace steny z pórovitých tehál, rozmery10 cm, obojstranne omietnutá, hlavná stena tl38 cm obojstranne omietnuté, dvere jednoduché presklené, okno dvojité s dreveným rámom. strop s drevenými trámami z oboch strán pokrytý doskami a nad stropom uzavretá povala, pod podlahou zem. Očakávaná minimálna vonkajšia teplota -20°C. Prestup tepla cez vonkajšie okno:
Plocha: F =1,5x2=3 m2
Súčiniteľ prestupu tepla: k =3,5
Teplotný rozdiel: tb = +20°C, tk = -20°C, tb - tk =20– (-20) =40°C
Q=3x3,5x40=420kcal/hod
Prechod tepla cez vonkajšiu hlavnú stenu:
Plocha: F =3h4- plocha okna =12-3=9 m2
Q =9h1,3x40=468kcal/hod
Prechod tepla cez dvere do haly:
Plocha: F =0,9x2=1,8 m2
k =3
Teplotný rozdiel: tb =20°C; tk =16°C, tb - tk =20-16=4°C
Q =1,8h3h4=21,6kcal/hod
Prestup tepla cez stenu do haly:
Plocha: F =3x3,5- plocha dverí =10,5-1,8=8,7m2
k =1,6
Teplotný rozdiel: tb – tk =40°C
Q = 8,7 x 1,6 x 4 = 55,7 kcal/hodina
Prechod tepla cez stenu smerom k WC:
Povrch: F = 1,5 x 3 = 4,5m2
k =1,6
Teplotný rozdiel: tb – tk = 2°C
Q = 4,5 h 1,6 h 2 = 14,2 kcal/hod
Prechod tepla cez stenu do kúpeľne:
Povrch: F = 1,9 x 3 = 5,7m2
k =1,6
Teplotný rozdiel: tb - tk = 20 - (+24) = -4°C
V tomto prípade teplo prechádza z kúpeľne do miestností, teda nejde o stratu tepla, ale o zisk, a preto treba túto hodnotu odpočítať od celkového potrebného tepla.
Q = 5,7 h 1,6 x (-4) = -36,5
lmedzi jednotlivými miestnosťami nie je rozdiel teplôt, preto nedochádza k prenosu tepla a teda nie je potrebné počítať.
Prechod tepla stropom:
Povrch: F = 3,5 x 4 =15 m2
k = 1,5
Teplotný rozdiel: tb - tk = 20 - (-12) = 32°C
Q =15 h 1,5 x 32 = 720 kcaI/hod
Prechod tepla podlahou:
Povrch: F = 15m2
k = 1,5
Teplotný rozdiel: tb – tk = 20 - (-2) = 22°C
Q = 15 x 1,5 x 22 = 495 kcal/hodina
Celkové požadované teplo:
420
468
21,6
55,7
14,2
720
495
-–––––
2194,5kcal/hod
Takto získaná hodnota by sa mala zvýšiť o prídavky, ako je príspevok na svetové strany, príspevok na vietor a príspevok na ukončenie vykurovania.
Veterné príslušenstvo:
Normálne plochy: s jednou vonkajšou stenou s otvorom:
10%s viacerými vonkajšími stenami s otvormi:15%
Veterné oblasti: s jednou vonkajšou stenou s otvorom:
20%, s viacerými vonkajšími stenami s otvormi:25%.
Doplnok na zastavenie vykurovania:
Očakávaná prestávka v kúrení od8-12hodiny denne:15%.
Očakávaná prestávka v kúrení od12-16hodiny denne: 25%.
Doplnok k svetovým stranám
Severozápadná orientácia: 5%.
Severná orientácia: 10%.
Miestnosť v príklade sa nachádza v oblasti s normálnym vetrom, je orientovaná na sever a preto je potrebné pripočítať získanú hodnotu dvakrát 10%, t.j. spolu 20%.
Nepočítame príspevok za prerušenie kúrenia, pretože je menej priebežný.
2194,5
+438,9 (20%)
-———————
2633,4
Od tejto hodnoty by sa malo odpočítať množstvo tepla prijatého od steny smerom do kúpeľne:
2633,4
- 36,5
-————
2596,9
V súlade s tým je množstvo tepla potrebného na vykurovanie miestnosti Q = 2597 kcal/hod
Návrh systému
V prvom rade by ste pri navrhovaní mali nakresliť základňu strán v mierke 1:100. alebo ak je to možné 1:50. Vykurovacie telesá musia byť umiestnené pod oknom a v miestnostiach, kde nie sú okná, vedľa dverí vedúcich do voľného priestoru alebo do chladnejších miestností. Vzhľadom na možno dlhšie potrubie je toto usporiadanie o niečo drahšie ako usporiadanie vykurovacích telies pozdĺž vnútorných stien, ale oveľa výraznejšie sú výhody, prúdenie vzduchu a s tým spojené teplotné usporiadanie. (obr. 3)
Obrázok 3 — prúdenie vzduchu okolo vykurovacieho telesa.
Výber vykurovacích telies
Po návrhu nasleduje výber typu vykurovacích telies a určenie požadovaných vykurovacích plôch. Pre teplovodné vykurovanie sú najvhodnejšie vykurovacie telesá oceľové radiátory. Mnoho ľudí sa zdráha používať tieto radiátory, údajne preto, že sú poškodené vodou a rýchlo pretekajú. Stáva sa to však len vtedy, keď je voda zo systému často a neoprávnene vypúšťaná, alebo keď je radiátor po vypustení vody dlhší čas bez vody. Pri bežnom používaní je životnosť oceľových radiátorov približne rovnaká ako životnosť liatinových radiátorov. Liatinové radiátory nie sú pre teplovodné vykurovanie najvhodnejšie predovšetkým preto, že sú veľmi drahé a tiež preto, že majú veľkú vlastnú hmotnosť. Z hľadiska tepelného výkonu sú oba typy radiátorov identické.
Hliníkové radiátory patria medzi najmodernejšie vykurovacie telesá (Alutherm, Radal). Tepelné charakteristiky týchto radiátorov sú veľmi priaznivé, ich vlastná hmotnosť je nízka, majú veľmi pekný a moderný vonkajší vzhľad. Ich spojenie sa vykonáva pomocou závitových prírub. Pri pripájaní radiátora, aby nevznikol galvanický článok a v tejto súvislosti korózia, treba hlavy a hriadele skrutiek zaizolovať elektrickým izolantom.
Pripojenie článkov radiátorov
Široké oceľové radiátory by sa mali používať len vtedy, ak by použitie normálnych (od 150 mm) malo za následok veľmi dlhý radiátor. Oceľové radiátory sú komerčne dostupné s výrobkami 5 - 10 -15 - 20 navzájom zvarenými. Ak sa na jeden radiátor vyžaduje viac ako 20 článkov, potom ga
môže byť rozšírený o jednotku 5 alebo prípadne o prvky 10 pomocou medziskrutiek 5/4“ s ľavým a pravým závitom a klingeritovým alebo kentaurovým tmelom nad skrutky tesniacim tmelom odolným voči vode. 100°C, alebo grafitový olej Na montáž prvkov
Liatinové radiátory ako aj oceľové radiátory starej konštrukcie sú zmontované pomocou prvkov a upevnené medziľahlými skrutkami. Ak kupujeme radiátory z druhej ruky, treba ich pred montážou dôkladne prezrieť a skontrolovať, najmä komponenty jednotlivých prvkov. Stav plechu je najlepšie skontrolovať ostrým predmetom (napr. trojhrannou škrabkou), pretože oslabený plech sa tlakom prepichne, takže si takto ušetríme ďalšie nepríjemnosti.
Tlaková skúška
Radiátory, ktoré sme si sami zmontovali, alebo radiátory z druhej ruky, musia byť pred inštaláciou otestované. Test prebehne najjednoduchším spôsobom, ak jeden koniec radiátora uzavrieme zátkami a umiestnime na tieto zátky. Potom radiátor úplne naplníme vodou a jeden zo zostávajúcich otvorov uzavrieme závitovým uzáverom a na druhý otvor položíme gumenú hadicu s prípojkou na potrubie. Pripojte druhý koniec gumenej hadice k vodovodnej sieti. Ak vplyvom tlaku vodovodnej siete po 5 -10 m minútach nezbadáme, že radiátor netesní, môžeme ho namontovať. Tam, kde nie je vodovodná sieť, je možné tlak požadovaný od 2-3 dosiahnuť pomocou ručného čerpadla.
Vykurovacie telesá je možné umiestniť na nožičky alebo na konzoly, ktoré sú pripevnené na stenu. Riešenie s konzolami je lepšie, pretože nebráni čisteniu pod radiátorom a má aj lepší estetický vzhľad. Na pripevnenie konzoly je potrebné do steny vyvŕtať otvor s hĺbkou 10 - 12cm tak, aby strany otvoru boli rovnobežné alebo aby otvor siahal smerom k stene. Nad otvorom musia zostať aspoň dva nepoškodené rady tehál. Radiátor s prvkami 20 vyžaduje dve a pre dlhší - tri konzoly.
Zdroj tepla
Požadovaná vykurovacia plocha kotla je určená na základe celkového požadovaného tepla objektu (bytu). Túto veľkosť získame pridaním požadovaných množstiev tepla pre jednotlivé miestnosti. V prípade menších kotlov, ktoré spaľujú koksom alebo kvalitnejším uhlím, sa dá prakticky počítať s 10.000 kcal/hod pre vykurovaciu plochu 1 m2. Ak teda celkové potrebné množstvo tepla vydelíme 10.000, tak približne dostaneme požadovanú vykurovaciu plochu kotla. Odporúča sa však brať kotol s o niečo vyšším výkonom ako je vypočítaný.
Typ kotla je primárne určený druhom paliva. Na koks sú najvhodnejšie malé liatinové kotly. Kotly vyrobené z ocele a zváranej konštrukcie sú vhodnejšie na spaľovanie rôznych palív.
Malé kotly majú zvyčajne vykurovaciu plochu o1,5 m2 (15.000kcal/hodina),2,14 m2(22.000kcal/hodina) i3.16 m2(32.000 kcal/hodina). Pre rodinný dom, ktorý je uvedený na obrázku č.4 ako príklad sa vyžaduje zaokrúhľovanie17.000kcal/hodinu celkového tepla. Ako palivo sme zvolili koks. Podľa všetkých uvedených údajov kotol s vykurovacou plochou o2,14 m2.
Obrázok4— potrebné teplo pre rodinný dom.