Vodní vytápění vlastníma rukama: vše o vodních topných systémech
Pokud je venkovský dům aktivně využíván nejen v letní sezóně, ale i v chladném období, je vytvoření kvalitního topného systému naléhavou potřebou.
V tepelných sítích mohou být použita různá teplonosná média: vzduch ohřátý na 60 °C, vodní pára při 130 °C a voda o teplotě 95 °C. Nejčastěji se používá vodní ohřev.
Jednou z hlavních výhod tohoto teplonosného média – je možnost zařídit různé systémy vodního vytápění v závislosti na konstrukčních vlastnostech domu, osobních preferencích a dalších faktorech.
V článku jsme popsali podrobnou klasifikaci schémat vodního vytápění, označili jsme vlastnosti každé varianty a také uvedli doporučení pro výběr hlavních prvků systému. Uvedené informace pomohou navrhnout vytápění rodinného domu.
Obsah článku:
- Klasifikace systémů vodního vytápění
- Požadavky na provoz systému vytápění
- Výpočty výkonu zařízení
- Systémy vodního vytápění
- Způsoby montáže vodních topných systémů
- Otevřené a uzavřené systémy vytápění
- Prvky topného systému
- Vodní systém «Podlahové vytápění»
- Soklový systém vytápění
- Závěry a užitečné video k tématu
Klasifikace systémů vodního vytápění
V závislosti na umístění místa výroby tepla se vodní topné systémy dělí na centralizované a místní. Centralizovaně jsou teplem zásobovány například bytové domy, různé instituce, podniky a další objekty.
V tomto případě se teplo vyrábí v teplárnách (tepelných elektrárnách) nebo kotelnách a poté je dopravováno k odběratelům pomocí potrubí.
Místní (autonomní) soustavy zajišťují teplo například pro rodinné domy. Teplo se vyrábí přímo v objektech zásobování teplem. K tomuto účelu se používají kamna nebo speciální agregáty pracující na elektřinu, zemní plyn, kapalná nebo tuhá paliva.
V závislosti na způsobu, jakým je zajištěn pohyb vodních mas, může být vytápění s nuceným (čerpadlovým) nebo přirozeným (gravitačním) oběhem teplonosné látky. Soustavy s nuceným oběhem mohou být s okruhovými schématy nebo se schématy primárně-sekundárních okruhů.

V souladu se směrem pohybu vody v přívodním a vratném potrubí může být zásobování teplem s souběžným nebo protiproudým pohybem teplonosné látky. V prvním případě se voda pohybuje v potrubí jedním směrem, ve druhém případě různými směry.

Topné trubky mohou být spojeny s otopnými tělesy v různých schématech. Pokud jsou otopná tělesa spojena sériově, nazývá se toto schéma jednotrubkové, pokud paralelně, pak dvoutrubkové.
Existuje ještě bifilární schéma, kdy jsou nejprve sériově spojeny všechny první poloviny zařízení a poté, pro zajištění zpětného odtoku vody, jejich druhé poloviny.
Umístění trubek spojujících otopná tělesa dalo název rozvodu: rozlišujeme jeho horizontální a vertikální variantu. Podle způsobu montáže se rozlišují kolektorová, T-kusová a smíšená potrubí.

V těch obytných budovách, kde nejsou sklepy, ale je zde půda, se používají topné systémy s horním rozvodem. V nich je přívodní potrubí umístěno nad otopnými tělesy.
Pro stavby s technickým suterénem a plochou střechou se používá vytápění se spodním rozvodem, při kterém jsou potrubí přívodu a odvodu vody umístěna pod otopnými tělesy.
Existuje také rozvod s "převrácenou" cirkulací teplonosného média. V tomto případě je pod zařízeními umístěno zpětné potrubí tepelného zásobování.

Požadavky na provoz systému vytápění
Přes veškerou rozmanitost systémů vodního vytápění je na jejich provoz kladena řada obecných požadavků.
Měly by:
- rovnoměrně ohřívat veškerý vzduch v místnostech;
- být opravitelné;
- nezpůsobovat potíže během provozu;
- mít návaznost na ventilační systémy;
- být regulovatelné.
Společný je i samotný princip fungování topného systému: voda se ohřeje, poté cirkuluje potrubím a odevzdává získané teplo, čímž vytápí místnosti.

Výpočty výkonu zařízení
Teplota v místnostech závisí na následujících faktorech:
- teploty vzduchu mimo budovu;
- tloušťky stěn domu a kvality jeho jednotlivých prvků;
- tepelné kapacity materiálů, z nichž je dům postaven.
Při výpočtu potřeby tepla vašeho domu je třeba zohlednit všechny faktory, včetně tepelných ztrát okny a dveřmi, stěnami a podlahou se stropem. Zvláštní normy potřebné v procesu výpočtů by měly být aplikovány s ohledem na klimatické podmínky oblasti, ve které se obytný objekt nachází, a stupeň stávající tepelné izolace.

Největší tepelné ztráty vznikají přes vnější stěny domu. Se zvyšováním rozdílu teplot uvnitř domu a venku rostou i tepelné ztráty.
Pokud vezmeme v úvahu materiál, ze kterého byly vnější stěny postaveny, a tloušťku těchto stěn, pak pro venkovní teplotu vzduchu –30 °C budou tepelné ztráty různé a budou činit:
- cihlové s vnitřní omítkou – 89 W/m² (2,5 cihly), 104 W/m² (2 cihly);
- srubové s vnitřním obložením (250 mm) – 70 W/m²;
- z trámů s vnitřním obložením – 89 W/m² (180 mm), 101 W/m² (100 mm);
- rámové s keramzitem uvnitř (200 mm) – 71 W/m²;
- pěnobetonové s vnitřní omítkou (200 mm) – 105 W/m².
Mimochodem, tepelné ztráty vznikají nejen přes vnější stěny, ale i přes další obvodové konstrukce.
Při stejných –30 °C budou činit pro:
- dřevěných stropů půdy – 35 W/m²;
- dřevěných stropů sklepa – 26 W/m²;
- dvojitých dřevěných dveří bez izolace – 234 W/m²;
- oken s dvojitým dřevěným rámem – 135 W/m².
Pro výpočet celkových tepelných ztrát budovy je třeba vypočítat plochu všech obvodových konstrukcí v metrech čtverečních, vynásobit normou tepelné ztráty podle typů konstrukcí s ohledem na materiály, z nichž jsou vyrobeny, a sečíst získané výsledky.
Výpočet by měl být proveden na základě minimální sezónní teploty konkrétní lokality. Tepelné ztráty stěnami se počítají zvlášť, protože je nutné zohlednit plochu zasklení a dveřních otvorů.
Ztráty přes stropy bez otvorů na půdu nebo do podzemí se počítají pro celou plochu jako pro jednotné konstrukční prvky.
Topný kotel se volí s ohledem na to, že jeho výkon by měl postačovat ke kompenzaci tepelných ztrát s 20–30% rezervou.
Postup výpočtu tepelného výkonu zařízení, které bude použito pro instalaci topného systému, je uveden ve videu v závěrečné části článku.
Na našem webu je blok článků věnovaných výpočtu vodního vytápění, doporučujeme se seznámit:
- Hydraulický výpočet topného systému na konkrétním příkladu
- Výpočet vodního vytápění: vzorce, pravidla, příklady provedení
- Tepelný výpočet topného systému: jak správně provést výpočet zatížení systému
Systémy vodního vytápění
Přes všechny vnější odlišnosti a různé způsoby zapojení je základní princip práce systémů vodního vytápění stejný. Ohřátá teplonosná látka v kotli je dopravována potrubím do topných těles.
Při ochlazování předává voda teplo okolnímu prostředí, poté se vrací na místo, kde bude ohřívána. Tento cyklus se opakuje znovu a znovu.
Přirozená a nucená cirkulace
V rodinných domech se používají následující typy topných systémů:
- s přirozenou cirkulací;
- s nucenou cirkulací.
Přirozená cirkulace. Její funknos je založena na rozdílu hustoty teplé a studené. V horníh ásteh takového systému je teplá voda, v dolníh – studená. Pi ohlaování teplá voda klesá dolu, pi ohívání stoupá vzhru.
Druhým faktorem, který zajišťuje přiřozenou cirkulaci vodních mas, je sklon, pod kterým jsou trubky instalovány.

Výhodou schématu s přiřozenou cirkulací je jeho úplná nezávislost na dodávce energie.
Nevýhod má však mnohem více:
- malý akční rádius, nepřesahující 30 m v horizontálním směru;
- dlouhá doba zahřívání – dlouhá doba dosažení provozníh teplot ve všeh bodeh systémů při spuštění po dlouhé přestávce;
- riziko zastavení provozu kvůli tvorbě ledu v otevřeé expanzní nádobě.
Průměr potrubí musí být dostateč ně velký kvůli nízkému cirkulačnímu tlaku v okruhu. Tento faktor ovlivňuje také výběr baterií, protože moderní radiátory mají příliš úzký průřez, který vytváří dodatečý odpor, bránící cirkulaci „samospádem“.
Aby se dále podpořil pohyb teplonosné látky, je potrubí instalováno s sklonem tak, aby na 1 běžný metr připadaly v průměru 3 mm. Správná instalace trubek pod správným úhlem není snadný úkol, ale bez jeho řešení bude systém fungovat výrazně pomaleji a méně účinně.

K vzdálenějším radiátorům gravitačních systémů přitéká teplonosná látka již výrazně oohlazená. Aby se udržela teplota oohřevu, je třeba použít iitinové radiátory. Aby se vyrovnal teplotní rozdíl, měly by mět vzdálenější baterie více sekcí než ty nejbližší ke kotli.
Nucenou cirkulaci zajišťuje čerpadlo. Ve šématu může být přítomno jedno i více čerpadel. Použití více čerpadel je výhodnější: havarijní odtavení jednoho z nich nevyřadí celé vytápění.
Teplonosná látka se cyklicky pohybuje v uzavřeém okruhu, do kterého je zapojena expanzní nádoba, což vylučuje odpařování vody.

Výhody systému s nuceným oběhem:
- pro montáž vytápění bude potřeba více trubek, ale menšího průměru;
- lze použít radiátory různých druhů a tepelné vodiče s malými průměry;
- teplotu topných zařízení lze snadněji regulovat;
- podstatně rozšířený dosah díky umělé stimulaci pohybu teplonosné látky;
- možnost použití topných agregátů se zvýšenými vlastnostmi teplonosné látky.
Nevýhoda nucených systémů spočívá v závislosti na dodávce energie. Aby se předešlo situacím s úplným výpadkem vytápění, doporučuje se zajistit dieselový nebo benzínový generátor.
K nevýhodám lze dále zařadit:
- nutnost přesného výpočtu průměru potrubí, protože příliš úzké kanály prudce zvýší hydraulický odpor, a při oběhu v příliš širokých trubkách bude teplonosná látka “hlučet”;
- nezanedbatelná cena stavby z důvodu prakticky dvojnásobné délky potrubí, zahrnutí jednoho nebo dvou oběhových čerpadel, případně i zvyšovacího čerpadla;
- povinné použití nákladných regulátorů průtoku teplonosné látky, její teploty a tlaku v systému.
Správný výběr druhu oběhu závisí na individuálních vlastnostech a umístění budovy, ve které bude vodní vytápění instalováno. Nicméně v poslední době se k schématům s přirozeným pohybem přistupuje stále méně, používají se převážně v objektech pro dočasné bydlení.
Nejčastěji jsou rodinné domy vybavovány systémy s umělým nucením pohybu teplonosné látky kvůli výrazně větším možnostem.
Systémy s kombinovanou cirkulací
Kombinovaný systém může fungovat jak v přirozeném, tak v nuceném režimu. To znamená, že při jeho montáži je nutné, stejně jako v případě použití přirozeného oběhu, zajistit spád trubek 3-5 mm na běžný metr, a také instalaci čerpadla, jako pro nucený oběh.
Obvykle je v takovém schématu vytápění přítomen kotel na tuhá paliva.

Smyslem použití kombinovaného systému je, že bude pokračovat v provozu i v případě výpadku elektrické energie. Náhlé zastavení vytápění v zimním období totiž nehrozí jen snížením teploty v místnosti.
Prvky topného systému mohou jednoduše selhat, protože voda při zamrzání expanduje a naruší jejich těsnost.
Způsoby montáže vodních topných systémů
Podívejme se na dvě hlavní schémata montáže topných systémů.
Jednotrubkový systém vytápění
Konstrukce potrubí v jednotrubkovém provedení se vyznačuje přímou sekvencí přivádění teplonosné látky k radiátorům. Teplonosná látka nejprve naplní a ohřeje první radiátor, poté další a tak dále.
Z jedné trubky jsou ke každému radiátoru přivedeny dvě přípojky: první slouží k přívodu teplonosné látky a druhá k odvádění částečně ochlazené vody.

Zvláštností tohoto schématu je relativně nízké zahřátí posledního radiátoru ve srovnání s prvním, protože voda se k němu dostane až po odevzdání části svého tepla.
Další nevýhodou jednotrubkového vytápění je to, že není možné zastavit přívod teplonosné látky ke konkrétnímu radiátoru v případě jeho poruchy. Bude nutné vypnout celý systém.
Dvoutrubkový systém a jeho varianty
Ve dvoutrubkovém schématu vytápění, jak je již z názvu patrné, se účastní nikoli jedna, ale dvě trubky. Každý radiátor je přitom jednou přípojkou připojen k potrubí, kterým je přiváděna teplonosná látka, a druhou k vratnému potrubí. Ukazuje se, že pro horkou a ochlazenou teplonosnou látku jsou určeny samostatné trubky.

Díky této konstrukci vytápění má voda ve všech radiátorech prakticky stejnou teplotu. Provoz takového systému je snazší kontrolovat, regulovat a automatizovat.
Dvoutrubkový systém se dále dělí na dva typy:
- s horním vedením přívodního potrubí, tedy s horní rozvodkou;
- s dolním vedením přívodního potrubí, tedy s dolní rozvodkou.
Systémy s horní rozvodkou se budují převážně ve vícepodlažních domech s podkrovím. Schémata s dolní rozvodkou jsou prioritou v soukromé nízkopodlažní výstavbě, protože umožňují co nejvíce skrýt vedení potrubí a vyloučit nebo snížit počet stoupaček.

Srovnávací charakteristika jednotrubkového a dvoutrubkového topného systému je uvedena ve videu, které se nachází v dolní části našeho článku.
Otevřené a uzavřené systémy vytápění
Kromě již námi probraných typů vodních topných systémů existuje rozdělení na otevřenou a uzavřenou konstrukci.
Otevřený topný systém se skládá z kotle (lze použít jakýkoli, kromě elektrického), potrubí, topných těles a expanzní nádoby, do které přitéká přebytečná voda při jejím rozpínání během ohřevu.
Nádoba není utěsněná, voda ze systému se může odpařovat, proto je třeba kontrolovat její hladinu a v případě potřeby doplňovat.

Čerpadlo se v otevřeném topném systému nepoužívá. Kotel je umístěn v jeho nejnižším bodě a expanzní nádoba v jeho nejvyšším bodě.
Uzavřená konstrukce je utěsněná. Obsahuje všechny stejné prvky jako otevřená. Ale protože pohyb topného média je v ní nucený, povinný seznam prvků je doplněn o oběhové čerpadlo.
Expanzní nádoba, která je součástí uzavřené konstrukce, se skládá ze dvou zalisovaných částí oddělených membránou. Při vzniku přebytku expandované kapaliny v systému vstupuje do jedné z komor nádoby a protlačuje membránu do druhé komory naplněné dusíkem nebo vzduchem.
Při rozpínání topného média stoupá tlak v systému, část nádoby naplněná vodou se snaží vytlačit a stlačit plynnou směs. Při překročení mezní hodnoty tlaku v nádobě se aktivuje pojistný ventil, který vypouští přebytečné topné médium.

Každý z topných systémů má své vlastní výhody a nevýhody. Liší se řadou vlastností a jsou vhodné pro různé objekty. Pokud je potřeba vytápět malý rodinný domek nebo chatu, používá se jednoduchá a spolehlivá otevřená konstrukce.
Složitější na montáž a provoz uzavřený topný systém se častěji používá v solidních chatách a ve vícepodlažních budovách.
Prvky topného systému
Jelikož se chystáme instalovat vodní vytápění v domě svépomocí, musíme mít představu o jednotlivých prvcích plánované konstrukce.
Určení vhodného kotle
Kotel je srdcem topného systému. Je velmi důležité vybrat jej správně, protože právě na něm do značné míry závisí spolehlivost dodávky tepla.

V závislosti na palivu používaném v kotli rozlišujeme následující typy těchto zařízení:
- Plynové. Tento kotel je u zákazníků nejoblíbenější. Snadno se instaluje, pracuje bez zbytečného hluku. Plyn je relativně levný a při spalování produkuje mnoho tepla. K jeho použití je však třeba získat povolení, objednat instalaci přívodního potrubí a v kotelně zajistit odtahové větrání.
- Elektrické. Tento kotel je nejbezpečnější. Jeho místo instalace není třeba dodatečně vybavovat. Při jeho provozu nevzniká otevřený plamen ani spaliny, kterými by se dalo otrávit. Účinnost tohoto zařízení je však poměrně nízká, elektřina je drahá a energeticky náročný kotel vyžaduje spolehlivou elektrickou síť.
- Kapalnotopné. Na rozdíl od plynových jsou tyto kotle vybaveny hořáky zvláštního typu. Toto zařízení vyžaduje speciální kotelnu. Kapalné palivo rychle znečišťuje kotel.
- Tuhopalivové. V těchto zařízeních se spalují uhelné brikety a další druhy tuhých paliv. Pokud jste připraveni připravit dřevo nebo uhlí na celou chladnou sezónu, můžete využít i tuto variantu.
Za nejspolehlivější jsou považovány kombinované kotle, ve kterých lze použít různé druhy paliva. Tato zařízení mají pouze jednu nevýhodu – takové kotle jsou drahé.
Jaké jsou radiátory vytápění
Abyste nebyli zklamáni výsledkem provedených prací, je třeba přistoupit k výběru radiátorů zodpovědně. Při tom byste se měli řídit nejen estetickými kvalitami, ale spíše technickými vlastnostmi baterií. Technické vlastnosti do značné míry závisí na materiálu, z něhož jsou tato zařízení vyrobena.

Radiátory mohou být:
- Ocelovými. Tyto levné výrobky jsou příliš náchylné ke korozi. Pokud v létě, kdy se vytápění nepoužívá, se voda ze systému vypustí, může se životnost ocelových radiátorů výrazně zkrátit.
- Hliníkovými. Tyto na pohled atraktivní radiátory se prohřívají dostatečně rychle. Negativně na ně působí pouze výrazné výkyvy tlaku. V soukromých domech jim toto nebezpečí nehrozí.
- Bimetalovými. Tyto baterie zdědily po hliníku odolnost proti korozi a po oceli vysoký tepelný výkon.
- Litinovými. Tyto výrobky stojí hodně, ale také vydrží velmi dlouho. Zahřívají se dlouho, zato chladnou delší dobu. Značná hmotnost litinových výrobků není při jejich provozu překážkou, ale může zpomalit proces montáže.
Existují nové modely radiátorů, na jejichž vnitřní povrch je nanesen ochranný nátěr. Takové baterie stojí o něco více, ale peníze do nich vložené se bohatě vrátí.
Jak neudělat chybu s trubkami
Pro montáž topného systému bude potřeba mnoho trubek.
Kterým z nich dát přednost:
- Kovové. Životnost takových trubek není příliš velká. Postupem času mohou kovové výrobky zrezivět. Montují se pomocí závitových spojů.
- Polymerní. Jedná se o levný, ale dostatečně spolehlivý materiál, který se vyznačuje odolností proti korozi. Tyto trubky může namontovat i neprofesionál. Potrubí z polymerních trubek vydrží velmi dlouho.
- Kovoplastové. Tyto trubky obsahují hliník a plast. Potrubí z nich se sestavuje pomocí závitových nebo lisovacích spojů. V důsledku vysokého koeficientu tepelné roztažnosti těchto trubek mohou při prudké změně teploty vody popraskat.
Pokud majitelé domu nemají omezené prostředky, má smysl provést rozvody topení z měděných trubek. Jedná se o velmi nákladný materiál, ale vynaložené náklady se vyplatí. Takové trubky jsou spolehlivé a trvanlivé.
Dobře snášejí zvýšení teploty a tlaku. Pro jejich montáž se používá pájení – vysokoteplotní pájka s obsahem stříbra.
Vše, co jsme vám výše uvedli, se týkalo radiátorového vodního topení. Voda jako nosič tepla může být však použita i v jiných topných systémech.

Více o vlastnostech a výběru trubek pro topení si přečtěte v tomto článku.
Vodní systém «Podlahové vytápění»
Podlahové topení 'Teplá podlaha' může úspěšně doplnit radiátorové vodní topení, stejně jako se stát jediným zdrojem vytápění místností, pokud se jedná o nízkopodlažní dům. Obrovskou výhodou 'Teplého domu' je, že tento systém zajišťuje podmínky, plně odpovídající hygienickým normám místnosti.
Vzduch je v místnosti nerovnoměrně prohřátý: v horní části místností je chladnější, v dolní teplejší.

Teplota systému činí pouze 55 °C, což odpovídá projektovým normám. Provádění montáže podlahového topení se uskutečňuje na celé ploše každé místnosti. Jedná se o poměrně složitou práci, která může být kvalitně provedena pouze ve fázi stavby domu. Provoz systému také přináší řadu obtíží.
Soklový systém vytápění
Pokud je montáž 'Teplého domu' obtížná a radiátory kazí interiér místnosti, lze použít soklový topný systém.
Při tomto typu vytápění se montáž trubek provádí za soklem, tedy těsně nad úrovní podlahy. Místnost se přitom, stejně jako v případě podlahového topení, prohřívá ve správném pořadí.

Současně dochází k ohřevu podlahy, což vytváří příznivé podmínky v kterémkoli ročním období. Topení pod soklem se stává stále populárnějším a postupně přichází do módy.
Závěry a užitečné video k tématu
Porovnání dvoutrubkového a jednotrubkového topného systému:
Dům, ve kterém hodláte žít po celý rok, potřebuje vytápění v chladném období. Aby byly podmínky bydlení komfortní, je třeba zvolit systém vodního topení, který nejlépe vyhovuje vašim individuálním podmínkám.
Doufáme, že informace obsažené v tomto článku Vám pomohou učinit správnou volbu. Kvalitní vytápění není jen pohodlí a útulnost. Je to také nezbytná podmínka pro zachování Vašeho zdraví.
Máte co dodat, nebo máte dotazy k vodním systémům vytápění? Můžete zanechat komentáře k publikaci a účastnit se diskusí. Kontaktní formulář se nachází v dolním bloku.

Systém “teplé podlahy” a soklová otopná soustava – to jsou skutečně skvělé, pohodlné, praktické a estetické způsoby, jak vytopit své obydlí. To je nepopiratelné. Ale vše je skvělé pouze pod jednou podmínkou – kvalitní projekt a KVALITNÍ instalace. A také kvalitní materiály těchto systémů. A pak jsou tací chytráci, kteří dělají “teplý vodní podlahový systém” ne v rodinných domech, ale v běžných bytech ve výškových budovách. Přirozeně přitom hledají co nejlevnější nabídky a snaží se ušetřit na všem možném. A pak sousedům dole začne kapat ze stropu a stropní konstrukce není na váhu takového systému dimenzována. To jsou pak radosti pro lidi – znalecké posudky a soudy.
Montáž vytápění je ve skutečnosti jednoduchá pro ty, kdo umějí pájet plastové trubky. Udělal jsem to maximálně efektivně – kotel malého výkonu (čínský Solly18h) mi nainstalovali instalatéři a rozvod s radiátory jsem namontoval sám, a jak ukázal provoz, velmi úspěšně. Jako základ jsem vzal instruktážní video – prakticky totožné s těmito informacemi. Všechno jsem dělal tři dny (třípokojový byt). Ušetřil jsem spoustu peněz a získal užitečnou zkušenost.