Tlak v topném systému: jaký by měl být a jak ho zvýšit, pokud klesá

Po výpadku tlaku v topném systému přichází problém – klesá kvalita vytápění místností v domě. Lze samozřejmě nastavit provoz topení jednou a na dlouho, ale toto období nebude nekonečně dlouhé. Jednou se normální tlak v topném systému změní, a to výrazně.

Řekneme vám, jak udržet pod kontrolou fyzikální parametry teplonosné kapaliny. U nás se dozvíte, jak zajistit stabilní rychlost pohybu ohřáté vody potrubím k zařízením. Pochopíte, jak dosáhnout a udržet příjemnou teplotu v místnostech.

V navrhovaném článku jsou podrobně popsány příčiny poklesu tlaku v systémech uzavřeného a otevřeného typu. Uvedeny jsou účinné metody vyvažování. Prezentované informace jsou doplněny schématy, návody krok za krokem, fotografiemi a videonávody.

Typy tlaku v topných systémech

V závislosti na principu pohybu teplonosné kapaliny v tepelném potrubí okruhu hraje v topných systémech hlavní roli statický nebo dynamický tlak.

Statický tlak, nazývaný také gravitační, vzniká díky přitažlivé síle naší planety. Čím výše voda stoupá v okruhu, tím více její hmotnost tlačí na stěny trubek.

Při zvednutí teplonosné kapaliny do výšky 10 metrů bude statický tlak činit 1 bar (0,981 atmosféry). Na statický tlak je navržen otevřený topný systém, jeho největší hodnota je řádově 1,52 baru (1,5 atmosféry).

Dynamický tlak v otopném okruhu je vytvářen uměle – použitím elektrického čerpadla. Zpravidla jsou na dynamický tlak navrženy uzavřené otopné systémy, jejichž okruh je tvořen trubkami výrazně menšího průměru než u otevřených otopných systémů.

Normální hodnota dynamického tlaku v uzavřeném otopném systému je 2,4 baru nebo 2,36 atmosféry.

Důsledky nestability v okruzích

Nedostatečný nebo příliš vysoký tlak v tepelném okruhu je stejně špatný. V prvním případě část radiátorů nebude účinně vytápět místnosti, ve druhém případě dojde k porušení celistvosti otopného systému a selhání jeho jednotlivých prvků.

Správné připojení umožní propojit kotel s otopným okruhem tak, jak je nezbytné pro kvalitní provoz tepelného systému

Růst dynamického tlaku v otopném potrubí nastává, pokud:

• teplonosná kapalina je příliš přehřátá;
• průřez trubek je nedostatečný;
• kotel a potrubí jsou zarostlé vodním kamenem;
• vzduchové bubliny v systému;
• je instalováno příliš výkonné čerpadlo;
• dochází k doplňování vody.

Zvýšený tlak v uzavřeném okruhu způsobuje také nesprávné vyvážení ventily (systém je přeregulován) nebo porucha jednotlivých regulačních ventilů.

Pro kontrolu provozních parametrů v uzavřených otopných okruzích a pro jejich automatickou regulaci se instaluje bezpečnostní skupina:

Tlak v topném potrubí klesá z následujících důvodů:

• únik teplonosné látky;
• porucha čerpadla;
• prasknutí membrány expanzomatu, praskliny ve stěnách běžné expanzní nádoby;
• poruchy bezpečnostního bloku;
• únik vody z topného systému do napájecího okruhu.

Dynamický tlak bude zvýšený, pokud jsou ucpané dutiny trubek a radiátorů, pokud jsou znečištěny filtry a lapače. V takových situacích čerpadlo pracuje se zvýšeným zatížením a účinnost topného okruhu klesá. Běžným výsledkem překročení hodnot tlaku jsou netěsnosti ve spojích a dokonce prasknutí trubek.

Parametry tlaku budou nižší, než je pro normální funkci požadováno, pokud je do potrubí instalováno čerpadlo s nedostatečným výkonem. Nebude schopno pohybovat teplonosnou látkou požadovanou rychlostí, takže do zařízení bude dodáváno poněkud ochlazené pracovní médium.

Druhý výrazný příklad poklesu tlaku – průtok je uzavřen kohoutem. Příznakem těchto problémů je ztráta tlaku v samostatném segmentu potrubí umístěném za překážkou pro teplonosnou látku.

Jelikož ve všech tepelných okruzích jsou zařízení chránící před nadměrným tlakem (alespoň pojistný ventil), problém nízkého tlaku se vyskytuje mnohem častěji. Podívejme se na příčiny poklesu a způsoby, jak zvýšit tlak, a tím zlepšit cirkulaci vody, v topných systémech otevřeného a uzavřeného typu.

Tlak v otevřeném topném systému

Na rozdíl od uzavřeného tepelného okruhu správně postavený otevřený topný systém nevyžaduje vyvážení během let provozu – je samoregulační. Činnost kotle a statický tlak zajišťují stálou cirkulaci vody v systému.

Hustota ohřáté vody proudící přívodním stoupacím potrubím je nižší než hustota ochlazené teplonosné látky. Horká voda má tendenci zaujmout nejvyšší bod okruhu, zatímco ochlazená skončit v jeho nejnižším bodě.

Potřebný tlak pro cirkulaci vody je dosahován tlakem v přívodním stoupacím potrubí nebo zvyšovacím čerpadlem (+)

Tlak vyvolaný sloupcem vody v přívodním stoupacím potrubí napomáhá cirkulaci teplonosné látky a kompenzuje odpor, který je v potrubí okruhu. Způsobuje ho tření vody o vnitřní povrch trubek a také místní odpory (ohyby a odbočky potrubí, kotel, armatury).

Mimochodem, trubky většího průměru se používají pro montáž otevřeného topného systému právě za účelem snížení tření.

Abychom pochopili, jak zvýšit tlak v otevřeném topném systému, musíme nejprve pochopit princip dosažení cirkulačního tlaku v tepelném okruhu.

Jeho vzorec:

R_c = h • (r_°-r_g),

kde:

• R_c – cirkulační tlak;
• h – vertikální vzdálenost mezi středy kotle a spodního topného radiátoru;
• r_g – hustota ohřáté teplonosné látky;
• r_o – hustota ochlazené teplonosné látky.

Statický tlak bude vyšší, pokud bude vzdálenost mezi středovými osami kotle a nejbližším radiátorem co největší. Následně bude intenzita cirkulace teplonosné látky vyšší.

Aby bylo dosaženo maximálního možného tlaku v topném okruhu, je nutné umístit kotel co nejníže – do sklepa.

Čím blíže je radiátor na přívodním okruhu ke kotli, tím lépe se ohřívá. Regulátory umožňují rozdělit teplo mezi všechny radiátory topného systému

Druhý důvod poklesu tlaku v otevřeném topném systému souvisí s jeho samoregulací. Při změně teploty ohřevu teplonosné látky se mění intenzita jejího průtoku. Zvyšováním ohřevu vody pro tepelný okruh v chladných zimních dnech majitelé prudce snižují její hustotu.

Avšak při průchodu topnými radiátory voda předává teplo pokojové atmosféře, přičemž její hustota se zvyšuje. A podle výše uvedeného vzorce vysoký rozdíl hustot horké a ochlazené vody přispívá k nárůstu cirkulačního tlaku.

Čím více je teplonosná látka ohřátá a čím chladněji je v místnostech domu, tím vyšší bude tlak v systému. Poté, co se atmosféra místností ohřeje a tepelný výkon radiátorů se sníží, tlak v otevřeném systému klesne – zmenší se rozdíl mezi teplotou vody na přívodu a na zpátečce.

Vyvažování dvouokruhového otevřeného topného systému

Gravitační topné systémy se provádějí s jedním nebo několika okruhy. Délka každého uzavřeného potrubí v horizontálním směru by přitom neměla překročit 30 m.

Pro dosažení optimálního tlaku a spádu v otevřeném systému s přirozeným oběhem teplonosné látky je lepší provést potrubí ještě kratší – méně než 25 m. Pak bude pro vodu snazší překonávat hydraulický odpor. V okruhu s několika smyčkami je kromě omezení délky třeba dodržet podmínku pro otopná tělesa – počet článků ve všech smyčkách by měl být přibližně stejný.

Nedostatečný tlak v otevřeném dvouokruhovém tepelném systému vzniká kvůli chybám v návrhu nebo znečištění potrubí (+)

Vyvážení horizontálních smyček, které jsou součástí vertikálního okruhu, je nutné ve fázi návrhu topného systému. Pokud se hydraulický odpor některé smyčky ukáže vyšší než u ostatních – statický tlak v ní bude nedostatečný a průtok prakticky ustane.

Pro udržení potřebného tlaku v dvouokruhovém topném systému je třeba zmenšit průřez potrubí na přívodu k radiátorům. Lze také před radiátory nainstalovat ventily zajišťující termoregulaci (ruční nebo automatické).

Vyvážit dvouokruhový systém otevřeného typu lze:

• Ručně. Spustíme topný systém, poté změříme teplotu vzduchu v každé vytápěné místnosti. Kde je vyšší – přišroubujeme ventil, kde nižší – odšroubujeme. K nastavení tepelné rovnováhy bude nutné provést měření teploty a seřízení ventilů několikrát;
• Pomocí termostatických ventilů. Vyvážení probíhá téměř samočinně, stačí jen nastavit požadovanou teplotu v každé místnosti na rukojetích ventilů. Každé takové zařízení bude samo řídit přívod teplonosné látky k radiátoru, zvyšovat nebo snižovat její dodávku.

Zvláště důležité je, aby celkový hydraulický odpor topného systému (všech smyček v okruzích) nebyl vyšší než hodnota cirkulačního spádu. Jinak ohřev teplonosné látky a pokusy o vyvážení systému nezlepší cirkulaci.

Cirkulační čerpadlo pro otevřený topný systém

Stává se, že opatření k vyvážení topného okruhu gravitačního systému nepřinášejí efekt. Ne všechny příčiny nízkého tlaku lze vyřešit seřízením – volba nesprávného průměru potrubí se nedá napravit bez kompletní rekonstrukce okruhu.

Pak, aby se zvýšil tlak a zlepšil pohyb vody bez výrazné úpravy topení, se do systému instaluje cirkulační čerpadlo nebo zvyšovací čerpací zařízení. Jediné, co jeho instalace vyžaduje – přemístění expanzní nádoby nebo její výměna za membránový expanzomat (uzavřená nádoba).

Při vážném poklesu tlaku je zapotřebí ne cirkulační, ale výkonnější zvyšovací čerpadlo. Pro otevřené topné systémy však zvyšovací čerpadla nejsou vhodná, protože vyvíjejí značný dynamický tlak.

Spotřeba energie cirkulačních čerpadel nepřesahuje 100 W. Není proto třeba se obávat, že by vytlačilo teplonosné médium z okruhu.

Objem vody v topném systému je víceméně konstantní, za předpokladu kontroly plnění otevřeného okruhu. Proto kolik vody cirkulační čerpadlo protlačí okruhem před sebou, tolik jich do něj přitéká z vratného potrubí.

Tím, že čerpadlo upraví tlak v tepelném systému na požadovanou hodnotu, umožní prodloužit systém, zmenšit průměr potrubí a dosáhnout rovnováhy okruhu při vysokém hydraulickém odporu.

Tlak v uzavřeném topném systému

Instalace moderního kotle, zejména dvouokruhového, je prodejci nazývána ideálním řešením pro domácí vytápění. Při kvalitní montáži nového kotle uzavřený nucený systém spolehlivě slouží několik let, ale jednoho dne tlak v něm prudce nebo postupně klesne. Jak najít příčinu nízkého dynamického tlaku?

Uzavřený topný systém vyžaduje pečlivou pozornost. Pokles nebo nárůst tlaku jsou pro něj stejně nebezpečné. Zůstat v zimě bez topení – to je nejhorší noční můra majitele domu.

Nejprve se kontroluje jak posilovací, tak oběhové čerpadlo, které je v tepelném okruhu. Toto zařízení se opotřebovává rychleji než kotel, expanzomat nebo potrubí, proto se jeho stav zjišťuje jako první. Je důležité se ujistit, že k „tichému“ čerpadlu je přivedeno elektrické napájení, a teprve poté přijmout opatření k výměně zařízení.

Obecně je racionálnější předem zabudovat do topného okruhu dvě čerpadla – jedno v hlavním potrubí, druhé v bypassu. Uzavřený topný systém nemůže pracovat při nízkém dynamickém tlaku. Proto záložní čerpadlo včas zapnuté ochrání dům a potrubí před zamrznutím.

Pokud je čerpadlo v pořádku, zdroj ztráty tlaku je v kotli nebo v systému potrubí. Kotel kontrolujeme jako poslední, nejprve – topný okruh.

Kroky při hledání úniku teplonosné kapaliny

Samostatně lze odhalit netěsnosti v topném systému, pokud jsou trubky instalovány otevřeně, je přístup k ventilům a ke všem spojovacím prvkům. Je také nutné sejmout dekorativní obložení topných radiátorů.

Je třeba projít celý tepelný okruh s baterkou, pečlivě prozkoumat každé spojení, každý prvek systému (i potrubí kotle). Hledáme kaluže vody, vlhké skvrny na podlaze, stopy vyschlé vody, rezavé stopy na trubkách, radiátorech a uzavíracích armaturách.

Vezmeme malé zrcátko, posvítíme baterkou a prohlédneme zadní stranu každé sekce topného radiátoru. Pokud jsou baterie sestavené z litiny nebo hliníku – je třeba zkontrolovat spoje mezi sekcemi. Koroze, stopy rzi – známka netěsnosti, i když je podlaha pod radiátorem suchá.

Nastávají situace, kdy tlak v okruhu klesá pomalu, den za dnem. Přitom nejsou na prvcích topného systému ani na podlaze žádné znatelné stopy netěsnosti. Respektive netěsnosti jsou a není jich málo, ale nepodaří se je odhalit.

Unikající voda se odpařuje na trubce, radiátoru nebo na povrchu podlahy, tj. nevytváří se znatelné kaluže. Je třeba zjistit místa možného úniku teplonosné látky, podložit pod ně listy měkkého papíru – postačí ubrousky nebo toaletní papír. Po několika hodinách zkontrolujeme papír na vlhkost. Pokud je mokrý – znamená to, že netěsnost je zde.

Správná funkce bezpečnostní skupiny kotle spočívá nejen v činnosti manometru, pojistného ventilu a odvzdušňovače. Žádný její prvek ani rozebíratelné spojení by neměly téci.

V domě vybaveném částečně skrytým systémem topného potrubí není možné najít netěsnosti svépomocí. Zbývá pouze zavolat topenáře, kteří provedou hledání netěsností tepelného okruhu pomocí speciálního vybavení.

Tepelnětechnické vyhledávání úniků v topném systému se provádí v určité posloupnosti. Nejprve se z okruhu vypustí teplonosné médium.

Poté se k celému topnému potrubí nebo k jeho jednotlivým segmentům vybaveným uzavíracími ventily připojí přes závitový spoj kompresor. V krajním případě lze k potrubí připojit automobilové čerpadlo.

Několik minut po začátku vhánění vzduchu do topného okruhu bude v místech úniků slyšet zřetelný zvuk unikajícího vzduchu. Každý úsek topného systému zazděný ve zdi nebo v podlaze, u kterého byl na základě zvuku zjištěn únik, je nutné otevřít od cementového potěru.

Následně je únik odstraněn výměnou segmentu trubek, dotažením spoje s navinutím koudele nebo teflonové pásky, demontáží a instalací nového uzavíracího armatury.

Výkyvy tlaku v topném kotli

Hned na začátku poznamenejme, že přesnou poruchu kotlového zařízení dokáže určit pouze inženýr-tepelný technik servisní služby. Tj. majitel domu sám není schopen zjistit, a už vůbec ne odstranit, závažnou poruchu, která způsobila pokles tlaku v topném kotli.

Podívejme se na možné příčiny „plíživé“ změny tlaku na kotlovém manometru, ke které dochází při vnější bezchybnosti kotle.

Prasklina ve výměníku tepla. Během let provozu mohou stěny výměníku tepla v kotli získat mikropraskliny. Příčiny jejich vzniku – opotřebení agregátu, oslabení pevnosti při proplachování, tlakových zkouškách (vodní ráz) nebo výrobní vada. Teplonosné médium jimi protéká a kotel vyžaduje doplňování vody každé 3-5 dní.

Vizuálně nelze únik zjistit – voda teče slabě, při zapnutém hořáku se nahromaděná vlhkost v kotli odpařuje. Je nutná výměna výměníku tepla, méně často se podaří jej připájet.

Třícestný ventil je ideální pro víceokruhové topné systémy. Avšak průtoková kapacita takového ventilu je pevně spjata s tím, jak často bude čištěn od nečistot.

Tlak stoupá kvůli otevřenému doplňovacímu ventilu. Při nízkém dynamickém tlaku v kotli a vyšším tlaku ve vodovodu přitéká přes doplňovací ventil do topného systému „přebytečná“ voda. Tlak v topném okruhu narůstá až do okamžiku, kdy je nutné jej upustit přes pojistný ventil kotlového agregátu.

Pokud tlak ve vodovodu klesne, teplonosné médium topného okruhu přetlačí jeho přítok do kotle, a poté v topném systému tlak klesne. Podobný problém vzniká při vadném doplňovacím ventilu. Je nutné ventil buď zavřít, nebo vyměnit.

Růst tlaku kvůli třícestnému ventilu. Při poruše ventilu instalovaném na dvouokruhovém kotli bude voda z „domácího“ sektoru ohřevu vstupovat do topného systému. Třícestný ventil vyžaduje čištění nebo výměnu.

Údaje manometru kotle se nemění. Pokud při změnách provozních režimů kotle, při růstu nebo poklesu teploty v okruhu ukazuje manometr stejný tlak – je „zaseknutý“. To znamená, že se do něj přes trubku dostala nečistota z topného systému. Je nutná výměna manometru.

Nízký tlak kvůli expanzní nádobě

U dvouokruhových kotlů v uzavřených topných systémech často dochází k této situaci: při spuštění v režimu vytápění prudce vzroste tlak na kotlovém manometru. Pokud je okruh zcela naplněn vodou, tlak stoupne na 3 bar a aktivuje se pojistný ventil, který vypustí část vody.

Majitel domu vypne hořák a čeká, až voda vychladne. Tlak přitom klesne na minimum. Poté se majitel pokouší znovu zapnout kotel. Ale jednotka nefunguje a vydává signál „porucha“. I když se někdy podaří aktivovat provoz dvouokruhového kotle, pokud tlak nepoklesne příliš nízko.

Umístění expanzní nádoby vedle topného kotle je dáno její důležitostí pro tepelný systém. Stav a bezvadnost expanzní nádoby je třeba pečlivě sledovat.

Zbývá jen zkusit zvýšit tlak dopuštěním vody do systému v „studeném“ režimu (s vypnutým hořákem) a dosáhnout údaje manometru na úrovni 1,2–1,5 bar. Ale opětovné spuštění kotle má stejný výsledek: tlak vzroste; aktivuje se pojistný ventil; voda se vypouští; tlak je na minimu; kotel nechce pracovat.

Příčin této poruchy může být několik. Častým zdrojem problému je však expanzní nádoba. A přitom nezáleží na tom, kde je umístěna – uvnitř kotle nebo mimo něj.

Expanzní nádoba je rozdělena pružnou membránou na dvě části. V jedné je teplonosné médium, v druhé plyn (obvykle dusík) pod tlakem 1,5 bar. Voda obsažená v topném okruhu, která se při zahřívání roztahuje, tlačí přes membránu na plynový oddíl membránové nádoby. Aby kompenzovala zvýšený tlak v systému, plyn v expanzní nádobě se stlačuje.

Po letech používání uzavřeného topného okruhu začne prosakovat vsuvka, přes kterou se plnil plyn do expanzní nádoby. Stává se, že plyn vypouštějí sami majitelé domů, kteří nechápou účel vsuvky.

V každém případě plynu v expanzní nádobě ubývá a ubývá. Brzy již expanzní nádoba není schopna kompenzovat tlak roztahujícího se teplonosného média v systému, jeho hodnoty dosahují maxima.

Na poruchu expanzní nádoby zareaguje uzavřený topný systém prudkým nárůstem a poklesem dynamického tlaku

Podívejme se, jak vyřešit problém s nedostatkem plynu v expanzní nádobě. Nejprve vypneme kotel, pokud je elektrický – také od elektrické sítě.

Pokud je expanzní nádoba zabudována v kotli, je třeba uzavřít přívod vody do obou jejích okruhů (nebo do jednoho). Zcela vypustit vodu z kotle. Pokud je expanzní nádoba umístěna odděleně od kotle, je třeba izolovat její úsek potrubí od celé sítě a vodu z něj vypustit.

Poté vzít automobilovou pumpu vybavenou manometrem (manometr je nezbytný), připojit ji k ventilku na expanzní nádobě a pumpovat. Z uzavřeného úseku potrubí (nebo z kotle, pokud je nádoba v něm) bude vytékat voda – pumpujeme dál.

Sledujeme manometr pumpy. Voda přestala vytékat a tlak dosáhl 1,2–1,5 baru – přestaneme pumpovat vzduch.

Zbývá otevřít uzavírací ventily, doplnit okruh vodou na 1,2–1,5 baru, poté zapnout kotel. Topný systém bude fungovat. Pokud zjistíte, že se problém s tlakem po čase znovu objevil, vyměňte ventilek expanzní nádoby – silně uniká.

Poznamenejme, že s nádobou může být jiný, složitější problém – prasknutí membrány. V takovém případě pumpování vzduchu nepomůže, bude nutné vyměnit expanzní nádobu.

Závěry a užitečné video k tématu

Video #1. Jak provést vyvážení topných radiátorů v domácím topném systému. Připomínáme, že bez ventilů na každém topném radiátoru není možné systém vyvážit.

Video #2. Doporučení technika pro obnovení pracovního tlaku v topných okruzích uzavřeného typu. Ve videu je také vysvětlen postup pumpování expanzní nádoby, která ztratila „tovární“ plyn.

Dobře vyvážený topný systém bude plnit své funkce několik let. Ale jednoho dne se změní vlastnosti topného média nebo selžou důležité prvky tepelného okruhu. Proto je nutné neustále sledovat ukazatele topného média na manometrech, aby bylo možné včas reagovat na tlakové výkyvy.

Pište prosím komentáře, pokud máte dotazy k tématu článku. Těšíme se na vaše vyprávění o vlastní zkušenosti s normalizací tlaku v topném okruhu. My a návštěvníci webu jsme připraveni diskutovat o sporných bodech v bloku pod textem článku.