Jak jsou uspořádány systémy vytápění s nuceným oběhem: schémata uspořádání

Zajistit přirozený pohyb teplonosné látky po topném okruhu se nedaří ani zkušeným odborníkům. Stává se, že voda se v systému pohybuje, ale do domu se nedostává dostatečné množství tepla.

Stále častěji majitelé rodinných domů upřednostňují instalaci systémů vytápění s nuceným oběhem, které jsou poměrně rozmanité a pohodlné. V tomto článku jsme se zaměřili na základní schémata organizace vytápění s nuceným oběhem a doplnili materiál názornými ilustracemi a fotografiemi.

Také jsme vybrali užitečná videa s doporučeními odborníků na montáž čerpacího zařízení pro topný systém. To umožní podrobně se seznámit s problematikou instalace čerpadla.

Princip fungování systému s nuceným oběhem

Oběhové čerpadlo – je malý elektrický přístroj, který je konstrukčně velmi jednoduchý. Uvnitř těla je oběžné kolo, které se otáčí a uděluje teplonosné látce cirkulující v systému potřebné zrychlení. Elektromotor, který zajišťuje otáčení, spotřebovává jen málo elektrické energie, pouze 60-100 W.

Přítomnost takového zařízení v systému výrazně zjednodušuje jeho projektování a montáž. Nucený oběh teplonosné látky umožňuje použít topné trubky malého průměru a rozšiřuje možnosti při výběru kotle a radiátorů.

Velmi často systém původně navržený pro přirozený oběh pracuje neuspokojivě kvůli nízké rychlosti pohybu teplonosné látky v trubkách, tj. nízkému oběhovému tlaku. V tomto případě instalace čerpadla pomůže problém vyřešit.

Neměli byste se však příliš nechat unášet rychlostí vody v trubkách, protože by neměla být nadměrně vysoká. Jinak by konstrukce časem nemusela vydržet dodatečný tlak, na který není dimenzována.

Zatímco v systémech s přirozeným oběhem teplonosné látky lze použít otevřenou expanzní nádobu, v nucených okruzích byste měli dát přednost uzavřené hermetické nádrži.

Pro obytné místnosti jsou doporučeny následující mezní normy rychlosti pohybu teplonosné látky:

• při jmenovité světlosti trubky 10 mm – do 1,5 m/s;
• při jmenovité světlosti trubky 15 mm – do 1,2 m/s;
• při jmenovité světlosti trubky 20 mm nebo větší – do 1,0 m/s;
• pro pomocné místnosti obytných domů – do 1,5 m/s;
• pro budovy pomocného určení – do 2,0 m/s.

V systémech s přirozeným oběhem se expanzní nádoba obvykle instaluje na přívod. Pokud je však konstrukce doplněna oběhovým čerpadlem, obvykle se doporučuje přesunout zásobník na zpátečku.

Konstrukce oběhového čerpadla je velmi jednoduchá, úkolem tohoto zařízení – je dodat teplonosné látce dostatečné zrychlení k překonání hydrostatického odporu systému.

Kromě toho byste měli místo otevřené nádržky nainstalovat uzavřenou. Pouze v malém bytě, kde má topný systém malý rozsah a jednoduché uspořádání, se lze bez takové přestavby obejít a používat starou expanzní nádobu.

Výpočty pro systémy vytápění s nuceným oběhem

Správně organizovaný systém s nuceným oběhem vyžaduje složité inženýrské výpočty. Některé vzorce však umožňují posoudit stav systému a vytvořit si přesnější představu o nezbytných úpravách, zejména pokud jde o malý dům nebo byt. Výkon topného zařízení se obvykle volí podle velikosti místností, které mají být vytápěny.

Obvykle výrobci doporučují, aby průtok nosiče tepla, vyjádřený v litrech za minutu, odpovídal počtu kilowattů výkonu kotle. To znamená, že pro kotel o výkonu 40 W bude nejvhodnější průtok nosiče tepla 40 l/min.

Podobně se vypočítá průtok vody pro jednotlivou místnost nebo skupinu místností. V tomto případě se orientují na celkový výkon radiátorů instalovaných v dané oblasti.

Rychlost pohybu nosiče tepla po okruhu topného systému do značné míry závisí na tom, jak správně je zvolen průměr trubek

Průměr topných trubek se určuje v souladu se stanoveným průtokem nosiče tepla:

• při průtoku 5,7 l/min jsou nutné půlpalcové trubky;
• při průtoku 15 l/min jsou nutné trubky o tři čtvrtě palce;
• při průtoku 30 l/min jsou nutné palcové trubky;
• při průtoku 53 l/min jsou nutné trubky o palec a čtvrt;
• při průtoku 83 l/min jsou nutné jedenapůlpalcové trubky;
• při průtoku 170 l/min jsou nutné dvoupalcové trubky;
• při průtoku 320 l/min jsou nutné trubky o dva a půl palce atd.

Aby bylo možné určit parametry vhodného oběhového čerpadla, je nutné změřit délku celého topného okruhu, ke kterému bude připojeno. Pro deset metrů systému je potřeba dopravní výška čerpadla 0,6 m. Jednoduchým výpočtem zjistíme, že pro systém dlouhý 60 metrů budeme potřebovat čerpadlo s dopravní výškou 3,6 m.

Tyto parametry však platí pouze pro systém, ve kterém je správně zvolen průměr trubek, jak bylo uvedeno výše. Pokud byly použity příliš úzké rozvody, bude potřeba vzít výkonnější čerpadlo, aby se překonal nadměrný hydraulický tlak, který vzniká v systému v důsledku nesprávného výběru trubek.

Podrobná doporučení pro výběr oběhového čerpadla jsme uvedli v tomto článku.

Automatický odvzdušňovač nebo mechanické zařízení pro odvod přebytečného vzduchu, ventil Majevského, jsou potřebné pro odvod vzduchu z uzavřeného systému. Tato zařízení jsou nezbytná v topných okruzích, umožňují zabránit problému zavzdušnění. Taková zařízení se instalují na radiátory, na přívodní stoupačky a také na problematická místa složitých schémat vytápění.

Toto pravidlo platí i opačným směrem: pokud jsou trubky širší, než je podle normy nutné, je třeba snížit vypočtený výkon oběhového čerpadla.

Důležitou součástí nucených topných systémů je bezpečnostní skupina:

Odborníci doporučují pořídit ne jedno, ale rovnou dvě taková zařízení. Jedno – hlavní, a druhé – do zásoby. Lze jej instalovat na bypassu nebo skladovat ve spíži.

Oběhové čerpadlo je obvykle odolné proti poruchám, ale je citlivé na kvalitu vody v topném okruhu. Pro prodloužení životnosti topného zařízení má smysl zajistit filtraci teplonosné látky a včasná opatření pro proplach systému.

Schémata systémů s nuceným oběhem

Topné systémy s nuceným oběhem se liší následovně:

• jako jednotrubkové nebo dvoutrubkové (způsob připojení trubek k radiátorům);
• se svislými stoupačkami nebo vodorovnými rozvody;
• slepé nebo s poproudým pohybem teplonosné látky
• s horním nebo spodním rozvodem.

Jednotrubkové systémy se vyskytují stále méně, protože jejich nevýhody výrazně převyšují výhody. Jedná se o velmi jednoduchou variantu, při které jsou radiátory zapojeny sériově. Teplonosná látka postupně prochází každým topným tělesem, přičemž se postupně ochlazuje.

Je zřejmé, že při tomto schématu budou první radiátory vytápět místnost lépe než ty, které jsou umístěny na konci systému. Na koncovém úseku rozvodu je nutné instalovat více radiátorů než na začátku, aby se vyrovnal rozdíl teplot.

Jednotrubkové topné systémy jsou jednoduché na realizaci a nejsou nákladné, ale problém nerovnoměrného vytápění a závislosti na poruše jednoho radiátoru je učinily v moderních podmínkách prakticky nevyužívanými.

Toto uspořádání je velmi nepraktické, protože v případě poruchy nelze odstavit pouze jeden radiátor, bude nutné vypustit teplonosnou látku z celého okruhu. Dvoutrubkové schéma předpokládá paralelní připojení každého radiátoru pomocí dvou trubek ke společnému rozvodu.

Samozřejmě, že k tomu bude zapotřebí více materiálu, celkové náklady a čas na montáž budou vyšší než při použití jednotrubkové varianty.

Dvoutrubkové topné systémy umožňují rovnoměrně vytápět každou místnost, přičemž porucha jednoho radiátoru není důvodem k odstavení celého okruhu.

U dvoutrubkového zapojení jsou na každý radiátor instalovány uzavírací ventily. To umožňuje v případě potřeby sejmout nebo odstavit pouze jeden radiátor, zatímco ostatní prvky systému pokračují v běžném provozu.

Ohřev při takovém schématu probíhá rovnoměrně, protože teplonosná látka vstupuje do každého radiátoru samostatným vedením a poté se vrací do kotle k ohřevu, místo aby se pohybovala přes ostatní radiátory.

Vertikální stoupačky se používají ve vícepodlažních budovách, je k nim vhodné připojovat radiátory umístěné na různých patrech. Vertikální konstrukce přispívá k rychlému odvádění vzduchu, který se do systému dostal, což výrazně snižuje pravděpodobnost vzniku vzduchových kapes.

Vytvoření vertikálního otopného systému nebude levné, nicméně je to účinné schéma odolné vůči zavzdušnění, které se skvěle hodí pro montáž ve vícepodlažních budovách.

V horizontálních schématech je hlavní potrubí, ke kterému jsou paralelně připojeny radiátory, umístěno, jak vyplývá z názvu, ve vodorovné rovině. Tento typ systému je vhodný pro vytápění jednopodlažních budov o velké ploše.

Poměrně levná varianta není zcela chráněna před vznikem vzduchových kapes. K prevenci tohoto problému se používají automatické odvzdušňovače. Pravidla pro odstraňování vzduchové bubliny z otopného systému jsme podrobně probrali zde.

Horizontální systémy vytápění jsou relativně levné, obvykle se používají při projektování budov o velké ploše o jednom nebo dvou podlažích.

Nerovnoměrný ohřev je charakteristický nejen pro jednopotrubní systémy, ale i pro slepou variantu vytápění, která je poměrně rozšířená.

V takovém schématu se teplonosná látka přivádí ve směru opačném k pohybu zpátečky. V důsledku toho se v systému objevují radiátory, které dostávají již poněkud vychladlé teplonosné médium, které po nich vstupuje do zpětného potrubí.

V slepých systémech dostávají radiátory vzdálené od přívodní stoupačky méně tepla než ty umístěné poblíž. V souběžných schématech fungují všechny prvky systému ve stejném režimu.

V důsledku toho do prvních radiátorů od stoupačky přichází více tepla a do vzdálených – méně. Na malých plochách tento aspekt nemusí být tak patrný, ale v prostorných domech bude znatelný. V této situaci se doporučuje vytvořit několik kratších hlavních potrubí než jedno dlouhé, aby veškerá teplonosná látka cirkulovala větvemi s přibližně stejnou teplotou.

Průchozí schéma je založeno právě na stejné délce cirkulačních smyček v celém domě, což umožňuje dosáhnout mimořádně přesné rovnoměrnosti vytápění. Realizovat tuto variantu rozvodu však není snadné, protože bude potřeba vést velké množství trubek.

Horní rozvod v otopných systémech se používá při existenci půdy, na kterou lze instalovat expanzní nádobu. Pokud taková možnost není, lze úspěšně realizovat spodní rozvod vytápění.

Horní a spodní rozvod dostaly název podle umístění přívodního potrubí. V prvním případě vstupuje teplonosná látka do systému shora, ve druhém – zdola.

Při horním rozvodu se expanzní nádoba instaluje na nejvyšším bodě systému, teplonosná látka se šíří systémem působením gravitačních sil. Zpátečka zde bude umístěna níže než radiátory. K realizaci takového projektu v rodinném domě je nutná půda, na kterou se nádoba instaluje.

Pokud podmínky pro horní rozvod chybí, používá se druhá varianta, kdy je přívod teplonosné látky proveden zdola a zpátečka je instalována výše než radiátory. Úkol přesunovat teplonosnou látku dostatečně vysokou rychlostí je přenesen především na oběhové čerpadlo.

Toto schéma se montuje postupně, od spodního patra k hornímu, přičemž přívodní hlavní potrubí je provedeno s mírným sklonem, aby se zabránilo vzniku vzduchových kapes.

Pro odstranění vzduchových kapes jsou otopné komunikace vybaveny automatickými odvzdušňovači:

Kam umístit oběhové čerpadlo?

Nejčastěji se oběhové čerpadlo instaluje na zpátečku, nikoli na přívod. Předpokládá se, že zde je nižší riziko rychlého opotřebení a poruchy zařízení, protože teplonosná látka již vychladla. U moderních čerpadel to však není nutné, protože mají ložiska s tzv. vodním mazáním. Ta jsou již určena právě pro tyto provozní podmínky.

To znamená, že je možné nainstalovat oběhové čerpadlo také na přívodní potrubí, tím spíše, že je zde hydrostatický tlak systému nižší. Místo instalace zařízení podmíněně rozděluje systém na dvě části: oblast výtlaku a oblast sání. Čerpadlo instalované na přívodním potrubí, hned za expanzní nádobou, bude odčerpávat vodu ze zásobníku a vhánět ji do systému.

Oběhové čerpadlo v topném systému rozděluje okruh na dvě části: oblast výtlaku, do které vstupuje teplonosná látka, a oblast podtlaku, ze které je odčerpávána.

Pokud bude čerpadlo instalováno na vratném potrubí před expanzní nádobou, bude vodu vhánět dovnitř nádoby a odčerpávat ji ze systému. Pochopení této skutečnosti pomůže zohlednit specifika hydraulického tlaku v různých bodech systému. Když čerpadlo pracuje, dynamický tlak v systému s nezměněným množstvím teplonosné látky zůstává konstantní.

Je důležité nejen vybrat optimální místo pro montáž čerpadlového zařízení, ale také jej správně nainstalovat. Doporučujeme Vám seznámit se s nuancemi instalace oběhového čerpadla.

Expanzní nádoba vytváří takzvaný statický tlak. Vzhledem k tomuto ukazateli je v oblasti výtlaku topného systému vytvářen zvýšený hydraulický tlak a v oblasti podtlaku – snížený.

Podtlak může být tak silný, že dosáhne úrovně atmosférického tlaku nebo bude dokonce nižší, a to vytváří podmínky pro vstup vzduchu do systému z okolního prostoru.

V oblasti zvýšení tlaku může být vzduch naopak vytlačován ze systému, někdy dochází k varu teplonosné látky. To vše může vést k nesprávnému provozu topného zařízení. Aby se předešlo těmto problémům, je třeba zajistit přetlak v oblasti sání.

K tomu lze použít jedno z následujících řešení:

• zvednout expanzní nádobu do výšky nejméně 80 cm od úrovně umístění topných trubek;
• Umístěte zásobník do nejvyššího bodu systému;
• Odpojte přípojku zásobníku od přívodu a přepojte ji na zpátečku za čerpadlem;
• Instalujte čerpadlo nikoli na zpátečce, ale na přívodu.

Zvednout expanzní nádobu do dostatečné výšky se podaří zdaleka ne vždy. Obvykle se umísťuje na půdě, pokud je tam potřebný prostor. Přitom je důležité dodržovat pravidla montáže zásobníku, aby byl zajištěn jeho bezproblémový provoz.

Podrobná doporučení k instalaci a připojení expanzní nádoby jsme uvedli v jiném našem článku.

Pokud půda není vytápěna, bude nutné zásobník bezpodmínečně zaizolovat. Je poměrně obtížné přemístit nádobu do nejvyššího bodu systému s nuceným oběhem, pokud byla dříve vytvořena jako přirozená.

Bude nutné přepracovat část potrubí, aby spád trubek směřoval ke kotli. V přirozených systémech se spád obvykle dělá ke kotli.

Expanzní nádoba instalovaná v místnosti nepotřebuje dodatečnou ochranu, ale pokud se instaluje na nevytápěné půdě, je třeba se postarat o tepelnou izolaci tohoto zařízení.

Změnu polohy přípojky nádoby z přívodu na zpátečku obvykle není obtížné provést. A stejně snadno lze realizovat poslední variantu: vložit do systému oběhové čerpadlo na přívodním potrubí za expanzní nádobou.

V takové situaci se doporučuje zvolit maximálně spolehlivý model čerpadla, který bude dlouhodobě schopen snášet kontakt s horkým teplonosným médiem.

Závěry a užitečné video k tématu

Se zajímavými informacemi o nucených topných systémech se můžete seznámit v tomto videu:

Podrobnější informace o výpočtech potřebných při výběru oběhového čerpadla naleznete zde:

V tomto videu je podrobně popsáno zařízení a postup montáže oběhového čerpadla:

Nucené topné systémy nejsou tak složité, jak by se na první pohled mohlo zdát. Ale k realizaci takového úkolu je třeba správně provést výpočty a sestavit kvalitní projekt. Při dodržení těchto podmínek lze zajistit svému domu spolehlivé a efektivní vytápění.

Vybíráte optimální schéma pro uspořádání topného systému s nuceným oběhem ve svém domě? Možná máte otázky, které jsme v tomto článku neprobrali? Zeptejte se jich našeho odborníka v bloku komentářů.

Nebo chcete doplnit materiál praktickými radami k montáži čerpadlového zařízení? Napište nám – vaše připomínky pomohou mnoha začátečníkům.