Ústredné kúrenie patrí medzi najrozšírenejšie spôsoby vykurovania budov, od rodinných domov cez administratívne budovy až po rozsiahle priemyselné areály. Jeho hlavnou úlohou je zabezpečiť rovnomerné a efektívne rozloženie tepla do všetkých miestností prostredníctvom centrálneho zdroja tepla.
Základný princíp ústredného kúrenia
Základným princípom ústredného kúrenia je ohrev teplonosného média, najčastejšie vody, v centrálnom zdroji tepla a následná distribúcia tohto média do radiátorov alebo podlahového systému. Moderné systémy takmer výlučne využívajú nútený obeh, pretože umožňuje efektívne riadenie a použitie menších priemerov potrubí.
Komponenty systému ústredného kúrenia
Každý systém ústredného kúrenia sa skladá z viacerých technických komponentov, ktoré spoločne tvoria funkčný celok:
- Zdroj tepla: Srdce celého systému, ktoré slúži na ohrev vody distribuovanej do vykurovacích telies. Najpopulárnejšie je v súčasnosti vykurovanie tepelným čerpadlom alebo kondenzačným plynovým kotlom. Na výber sú aj kotly na biomasu (drevo, štiepka alebo pelety).
- Obehové čerpadlo: Zabezpečuje cirkuláciu vody v systéme, udržiava tlak a prietok potrebný na prenos tepla do všetkých miestností. V menších systémoch postačuje jedno čerpadlo, vo väčších objektoch sa využíva viacstupňové alebo zónové riešenie s viacerými čerpadlami pre jednotlivé okruhy. Počas jednej vykurovacej sezóny môže obehové čerpadlo bežať aj 4 000 prevádzkových hodín, preto je dôležité vybrať si moderné a úsporné čerpadlo.
- Rozvodné potrubie: Prenáša teplú vodu od kotla k vykurovacím telesám a späť. Môže byť vyrobené z ocele, medi alebo plastu (PEX, PP-R).
- Vykurovacie telesá: Odovzdávajú teplo do miestnosti. Môžu to byť radiátory, ktoré rýchlo reagujú na zmeny teploty, alebo konvektory, používané najmä pri veľkých presklených plochách. Alternatívou je plošné vykurovanie (podlahové, stenové, stropné), ktoré funguje na princípe sálania a umožňuje znížiť teplotu o pár stupňov bez zhoršenia tepelného komfortu. Každé teleso je vybavené ventilom na reguláciu prietoku vody, čo umožňuje individuálne nastavenie teploty v miestnosti.
- Expanzná nádoba: Slúži na kompenzáciu objemových zmien vody pri zmene teploty. V uzavretých systémoch sa používa membránová expanzná nádoba, ktorá má oddelenú vodnú a vzduchovú komoru.
- Regulačný systém: Efektívne kúrenie si vyžaduje inteligentnú reguláciu. Používa sa automatická regulácia, ktorá riadi teplotu podľa naprogramovaných scenárov alebo senzorov. Správne nastavený regulačný systém zabezpečí, že kotol vyprodukuje iba toľko tepla, koľko je v danom čase potrebné. Regulátory (napr. izbové termostaty) zaisťujú optimálnu teplotu vykurovaného priestoru.
Typy termostatov
- Mechanické termostaty: Ovládajú priamo ventily, pomocou ktorých regulujú prietok vykurovacej vody (napríklad termostatické hlavice na radiátoroch). Ide o najmenej presný spôsob regulácie.
- Elektrické analógové termostaty: Spúšťajú kotol, len čo v izbe klesne teplota pod požadovanú úroveň. Vedia ho aj vypnúť a chrániť sústavu proti zamrznutiu, no obvykle nemajú žiadne ďalšie funkcie. Fungujú na princípe bimetalového spínača a nie sú najpresnejšie ani najúspornejšie.
- Elektrické digitálne termostaty: Sú vybavené displejom a tlačidlami. Teplotu sníma a riadi elektronika s vysokou presnosťou, vďaka čomu je vykurovanie úspornejšie. Väčšinu termostatov je možné programovať na rôzne časti dňa, dni v týždni atď.
- Inteligentné termostaty: Okrem programovania na diaľku cez internet sa dokážu naučiť, ako majú nastaviť teplotu v rôznych častiach dňa. Mnohé z nich vedia regulovať teplotu aj vopred podľa predpovede počasia, prítomnosti v dome alebo podľa toho, či sa práve vetrá.
Princípy fungovania vykurovacieho systému
Pri teplovodnom vykurovaní nestačí vybrať si vhodný kotol. Aby vykurovací systém fungoval efektívne, musia spolupracovať aj jeho ďalšie komponenty. Začať by ste mali správnym výberom týchto komponentov a spolu s ním aj spracovaním projektu vykurovacej sústavy. Komponenty musia byť správne nainštalované, nastavené a udržiavané.
Vykurovacia sústava musí teplo rovnomerne rozložiť po celom objekte a zbytočne ním neplytvať. Takisto musí zvládať premenlivý odber tepla v jednotlivých vetvách. Vykurovacie telesá zabezpečujú, aby vykurovacia voda odovzdávala do miestností teplo v dostatočnej miere.
Prečítajte si tiež: Porovnanie materiálov pre vykurovacie rúry
Typy ústredného kúrenia
V systémoch ústredného kúrenia sa ako ohrevová zložka používajú najčastejšie voda, vodná para a vzduch. Preto sa hovorí o teplovodných, teplovzdušných a parných systémoch.
Teplovodné ústredné kúrenie
Je najrozšírenejším typom ústredného kúrenia s teplotou vody do 100 °C (reálne 50 - 80 °C). Často slúži aj ako zdroj na dodávku teplej vody. Moderné vykurovacie sústavy zaisťujú tepelnú pohodu pri hospodárnej prevádzke, vyznačujú sa hydraulickou vyváženosťou, malým objemom vody a veľkoplošnými vykurovacími telesami. Základným zdrojom tepla je stacionárny kotol, umiestnený v suteréne budovy, v prípade vykurovania viacerých budov či častí mesta je umiestnený v centrálnej kotolni. V tomto prípade hovoríme tiež o teplovodnej vykurovacej sústave. V kotle sa ohrieva voda a prostredníctvom potrubných rozvodov sa dopravuje do vykurovacích telies.
Konvenčné teplovodné vykurovacie sústavy
Sú to systémy ústredného, príp. etážového vykurovania, v ktorých teplonosnou látkou je teplá voda, t.j. voda s najvyššou pracovnou schopnosťou do 110°C; šírenie tepla medzi vykurovacou plochou a vykurovanou miestnosťou sa uskutočňuje prevažne konvenciou, t.j. prúdením vzduchu okolo prestupných plôch vykurovacích telies.
Hlavné prednosti teplovodných sústav, so zreteľom na konvenčné vyhotovenie:
- jednoduchá centrálna regulácia tepelného výkonu vykurovacích telies
- nízka povrchová teplota vykurovacích telies
- vysoká životnosť zariadenia aj pri použití menej odolných materiálov
Sálavé vykurovacie sústavy
Do skupiny sálavých sústav zahrňujeme vykurovacie sústavy, v ktorých má pri šírení tepla medzi vykurovanou plochou a vykurovanou miestnosťou veľkú úlohu sálavý tepelný tok. Ide teda o teplovodné vykurovacie sústavy iného charakteru ako konvekčné vykurovacie sústavy, pri ktorých dodávku tepla teplonosnej látky.
Prečítajte si tiež: Efektívne vykurovanie pivnice
Medzi sálavé vykurovacie sústavy patria:
- veľkoplošné nízkoteplotné sústavy (podlahové, stenové, stropné)
- veľkoplošné sústavy so zavesenými sálavými podstropnými plochami
- sústavy so zavesenými sálavými panelmi (pásmi)
Spoločným znakom všetkých týchto sústav je, že sa veľká časť tepla odovzdáva sálaním bez účasti vzduchu. Nižšia teplota vzduchu totiž zväčšuje tepelný tok konvenciou medzi človekom a okolím na úkor tepelného toku sálaním, čo človek pociťuje veľmi priaznivo.
Výhodou sálavého vykurovania je teda predovšetkým dosiahnutie lepšej tepelnej pohody. Pretože sa nepoužívajú konvekčné vykurovacie telesá, nedochádza ani k veľkému pohybu prachu v miestnosti ani k jeho nadmernému vysušovaniu a prevádzka je hygienickejšia. Medzi nevýhody sálavého vykurovania patria predovšetkým vysoké obstarávacie náklady, veľká tepelná zotrvačnosť a náročnejšia prevádzka.
Veľkoplošné sálavé podlahové vykurovanie
Patrí medzi sálavé vykurovacie sústavy, pričom podiel sálavej zložky na celkovom prenose tepla z vykurovacej plochy je podstatne vyšší ako tok tepla konvekciou. Pri tomto type vykurovania je rozloženie teplôt vo vertikálnom smere najideálnejšie zo všetkých spôsobov vykurovania obytných miestností. Teplota vykurovacej vody je spravidla nižšia ako 35 - 45°C. Vzhľadom na hygienické aspekty musí byť povrchová teplota plôch pri tomto type vykurovania max. 25 - 30°C.
Veľkoplošné sálavé stenové vykurovanie
Patrí medzi sálavé vykurovacie sústavy, pričom podiel sálavej zložky na celkovom prenose tepla z vykurovacej plochy je podstatne vyšší ako tok tepla konvekciou (65% : 35%). Tento pomer pozitívne ovplyvňuje rovnomernosť prenosu tepla v interiéri a napomáha vytvárať teplotne homogénne uniformné prostredie. Teplota vykurovacej vody je spravidla nižšia ako 70 - 65°C. Vzhľadom na hygienické aspekty musí byť povrchová teplota plôch pri tomto type vykurovania max. 45 - 50°C.
Prečítajte si tiež: Vykurovacie telesá pre ústredné vykurovanie
Veľkoplošné sálavé stropné vykurovanie
Patrí medzi sálavé vykurovacie sústavy, pričom podiel sálavej zložky na celkovom prenose tepla z vykurovacej plochy je podstatne vyšší ako tok tepla konvekciou (80% : 20%). Tento pomer pozitívne ovplyvňuje rovnomernosť prenosu tepla v interiéri a napomáha vytvárať teplotne homogénne uniformné prostredie. Teplota vykurovacej vody je spravidla nižšia ako 50 - 55°C. Vzhľadom na hygienické aspekty musí byť povrchová teplota plôch pri tomto type vykurovania max. 35 - 40°C.
Parné ústredné kúrenie
Náklady na tento typ ústredného kúrenia sú oproti iným na prvý pohľad podstatne nižšie. 1kg kondenzačnej pary uvoľní približne 535 kcal tepelnej energie, čo je 15 až 20 krát viac, než je množstvo tepla, uvoľneného z 1 kg vody. Cenové porovnávanie nákladov je však relatívne. V prvom rade si musíme uvedomiť, že na to, aby sme s vody získali paru, musí byť vykurovacie zariadenie ústredného kúrenia zohriate takmer permanentne na teplotu 100°C, alebo dokonca vyššiu. U parných kotlov je transport vykurovacieho média zabezpečovaný vlastným tlakom. Z toho dôvodu nie je potrebná inštalácia čerpadla do prívodného potrubia. Na strane kondenzátu nepotrebuje parné zariadenie expanznú nádrž. Na prepravu pary sa používa tlakový spád. Vďaka vysokému obsahu energie sa používajú potrubia s malým prierezom.
Teplovzdušné ústredné kúrenie
Je najstarším systémom ústredného kúrenia. Jeho podstata bola známa už v starom Ríme a spočívala v tom, že vyhrievané miestnosti mali dvojitú podlahu a podľa svojej povahy a potreby aj dvojité steny, medzi ktorými prúdil horúci vzduch a dymové plyny ohrievajúcej miestnosti. Táto sústava prieduchov a kanálikov sa nazývala hypocaustum. Druhú časť tvorilo zariadenie pre ohrev a rozvod vzduchu do jednotlivých miestností. Teplovzdušné ústredné kúrenie, kde sa horúci vzduch rozvádzal priamo do miestností, sa používalo až do začiatku 20. storočia, najmä vo verejných budovách, zvyčajne doplnené o ventilátory pre urýchlenie obehu. Vzhľadom k malej tepelnej kapacite vzduchu však vznikali veľké tepelné straty. Nevýhodou bolo tiež vyžadovanie priestranných, zvyčajne murovaných šácht a to, že prúdiaci vzduch stále víril prach. V posledných rokoch však tento systém ústredného kúrenia hlási úspešný návrat na scénu. Používa sa hlavne v domoch s rekuperačným vetraním a tam, kde je malá potreba tepla.
Otvorený a uzavretý systém ústredného kúrenia
Pri dôkladnej rekonštrukcii vykurovania alebo pri stavbe domu sa často stretávame s pojmami uzavretého a otvoreného systému ústredného kúrenia. Je dôležité poznať základné rozdiely medzi nimi.
Otvorený systém ústredného kúrenia
Spočíva v tom, že tento vykurovací systém nie je hermeticky uzavretý a musí mať bod, v ktorom prichádza do styku so vzduchom. Teplá voda, ktorá napája radiátory a ohrieva byt, cirkuluje v systéme rúrok, ktorý má spravidla vo svojom najvyššom bode (spravidla v podkroví alebo na povale) otvorenú expanznú nádobu. Toto je jednoduché zariadenie podobné vedru (hoci môže mať akýkoľvek tvar) s krytom. Keď sa voda v ústrednom kúrení v otvorenom systéme ohrieva (samozrejme pomocou vykurovacieho kotla, krbu atď.), tlak v systéme stúpa a kryt expanznej nádoby sa zdvihne.
Predovšetkým otvorený systém ústredného kúrenia umožňuje gravitačnú prevádzku, čo v podstate nebude fungovať v moderných uzavretých systémoch ústredného kúrenia vyžadujúcich obehové čerpadlá. Gravitačný systém funguje na princípe zmeny tlaku v jednotlivých častiach vykurovacieho systému - takže voda začne cirkulovať sama, keď sa zapne kúrenie (zjednodušene - keď zapneme vykurovací kotol alebo napríklad zakúrime v krbe).
Otvorený systém ústredného kúrenia má tú výhodu, že v prípade prehriatia systému a zvýšenia tlaku - otvorí expanznú nádobu, čím automaticky zníži tlak v inštalácii a odvedie časť vody do kanalizácie. Časť vody jednoducho odparí cez otvorenú expanznú nádobu.
Nevýhody otvorených systémov sú bohužiaľ dosť významné a často ich vylučujú z moderných vykurovacích systémov. To, že v otvorenom systéme má voda prístup k vzduchu, má blahodarný vplyv na ochranu ústredného kúrenia pred nadmerným zvýšením tlaku, ale je to aj hlavný dôvod, prečo sú otvorené systémy považované za škodlivejšie. Odparovanie vody zo systému spôsobuje potrebu doplňovania vody. Voda obsahujúca určité minerály (hlavne horčík a vápnik) spôsobuje tvorbu vodného kameňa. Vodný kameň je obrovským problémom ovplyvňujúcim účinnosť vykurovacích systémov.
Prístup vzduchu do vody spôsobuje aj korózny potenciál zariadení v systéme, radiátorov, výmenníkov, bojlerov - čo spôsobuje rýchlejšiu potrebu ich výmen a celkovo znečistenie inštalácie. Z vyššie uvedeného dôvodu - teda potenciálu škodlivosti otvorených systémov - výrobcovia moderných vykurovacích zariadení, nabitých automatikou, ako sú napríklad kondenzačné kotly (plynové) alebo tepelné čerpadlá - spravidla neuznávajú záruku, ak používate zariadenie v otvorenom systéme.
Uzavretý systém ústredného kúrenia
Je opakom otvoreného systému. Tiež musí mať možnosť neutralizovať nadmerný tlak v prípade prehriatia systému - ide však o uzavreté expanzné nádoby. Nie sú zrejme také účinné ako otvorené expanzné nádoby, ale - najkratšie povedané - nie je potrebné, aby boli až tak účinné. Uzavretý systém ústredného kúrenia je navrhnutý na prácu s modernými vykurovacími zariadeniami, ktoré majú teplotné senzory a samy sa vypnú, aby chránili systém pred prehriatím.
Základnou výhodou uzavretého systému je absencia škodlivého potenciálu korózie a tvorby vodného kameňa. V uzavretom systéme voda nemá kontakt so vzduchom a neodparuje sa, takže sa len zriedka dopúšťa nová voda do systému.
V skutočnosti takmer neexistujú výrobcovia plynových kotlov alebo tepelných čerpadiel, ktorí by umožňovali používanie ich zariadení v otvorených systémoch. V uzavretom systéme je prostredie veľmi bezpečné, takže je to absolútne jediné riešenie, ak chcete inštalovať tepelné čerpadlo alebo moderný plynový kotol.
Ďalšou nevýhodou uzavretého systému je, že v systémoch tohto typu pracujúcich s tenšími rúrkami sa gravitačný systém príliš neosvedčí a definitívne bude potrebné obehové čerpadlo.
Kombinácia otvoreného a uzavretého systému
Áno, technicky existuje možnosť mať otvorený a uzavretý systém v rámci jednej budovy. Navyše to nie je neobvyklé alebo extravagantné riešenie, ale bežne sa používa pri modernizácii starých domov.
Ako znížiť náklady na vykurovanie
- Znížte tepelné straty vášho bývania investíciou do kvalitných okien a zateplenia nehnuteľnosti. Nezabúdajte na pravidelnú údržbu a nastavenie okien a vstupných dverí. K tepelnej pohode prispejú zatiahnuté exteriérové žalúzie a starším typom okien nové tesnenia.
- Pravidelná údržba vykurovacích zariadení zvyšuje ich účinnosť a zároveň môže odhaliť prípadné poruchy, ktoré sa takto odstránia v čase mimo vykurovacej sezóny.
- Odvzdušnite vykurovací systém.
- Vyčistený komín je nielen bezpečnejší, ale prispieva aj k lepšiemu výkonu kotlov.
- Nastavte optimálnu teplotu v obytných priestoroch. Tá by mala byť 22 - 23 °C. Zníženie teploty o 1 °C znamená úsporu nákladov na vykurovaní o 5 %.
- Skontrolujte rozvody ústredného kúrenia a zaizolujte rozvody prechádzajúce priestormi, ktoré nie sú určené na vykurovanie.
- Investujte do regulačnej techniky. Termostatické hlavice a programovateľné izbové termostaty prispejú k ďalším úsporám energií a zároveň k zvýšeniu tepelnej pohody.
- V čase, keď ste mimo domácnosti, nastavte nižšiu teplotu vykurovania, ale kúrenie nevypínajte úplne.
- Nezakrývajte vykurovacie telesá. V zimnom období používajte kratšie záclony a závesy. Aj nábytok umiestnený v tesnej blízkosti vykurovacích telies vás oberá o teplo.
- Vetrajte krátko (5 minút) a intenzívne s otvorenými oknami dokorán.
Alternatívne zdroje tepla
V súčasnosti sú najpoužívanejším zdrojom tepla pre domácnosti kotly. Ich obľube nahráva plnoautomatická prevádzka bez nutnosti zásahov. Tento bilančný „zázrak“ je dosiahnutý využitím energie vodnej pary tvoriacej súčasť spalín a ktorá pri iných druhoch kotlov odchádzala komínom do okolitého priestoru. Vodná para odovzdáva v kotle svoje teplo vratnej vode, ktorá sa takto predhreje. Vodná para sa, naopak, ochladí a skondenzuje.
Kondenzačné kotly
Sa ideálne využívajú pri nízkoteplotnom vykurovaní s teplotným spádom 55/35 °C, keď teplota vratnej vody má 35 °C. Tento spôsob je najvhodnejší na podlahové, stropné alebo stenové plošné vykurovanie. Pri úvahách o výmene kotla treba počítať nielen so zakúpením nového kotla a s jeho inštaláciou, ale aj s investíciami do prerábky komína.
Elektrické vykurovanie
Má množstvo priaznivcov, hlavne vzhľadom na jeho minimálne nároky na obsluhu a čistotu prevádzky. Žiaľ, jednoznačne patrí k finančne najnáročnejším. V prípade, že k vám nie je dovedený plyn a nechcete kúriť pevnými palivami, elektrické vykurovanie je vynikajúcou alternatívou. Výhodou je aj to, že čoraz viac elektrickej energie pochádza z obnoviteľných zdrojov, čo prispieva k znižovaniu ekologickej záťaže.
Akumulačné systémy
Využívajú elektrinu odobratú zo siete v čase zvýhodnenej, nízkej tarify, ktorá trvá zvyčajne 8 hodín denne. Teplo akumulujú a následne ho podľa potreby uvoľňujú. Takéto systémy pracujú s účinnosťou až do 95 %. Pod akumulačnými systémami rozumieme predovšetkým akumulačné ústredné vykurovanie, ktoré môže byť radiátorové, alebo napríklad podlahové a akumulačné pece.
Priamovýhrevné vykurovanie
Je elektrina premieňaná na tepelnú priamo bez akumulácie. Tento princíp využíva vykurovanie pomocou centrálneho elektrického kotla alebo lokálneho zdroja tepla (konvektory, elektrické rohože, sálavé či infračervené panely). V porovnaní s predchádzajúcimi majú výrazne nižšiu účinnosť, ktorá dosahuje 55 až 70 %.
Kotly na tuhé palivá
Nižšie náklady na vykurovanie sú vyvážené potrebou častej obsluhy kotla, fyzicky náročnou manipuláciou s palivom a potrebou jeho skladovania. Samozrejmosťou je nutnosť pravidelného čistenia komína. K znižovaniu používateľského komfortu prispieva aj vysoká produkcia emisií.
Tepelné čerpadlá
Pre mnohých stavebníkov alebo majiteľov rodinných domov sú ešte stále novinkou. Ide o moderné, ekologické zariadenia, ktoré minimálne zaťažujú životné prostredie. Ich prevádzka a obsluha je čistá a komfortná. Je možné regulovať ich aj na diaľku, napríklad aplikáciou v mobilnom telefóne. Tepelné čerpadlo býva logicky doplnené aj zásobníkom teplej úžitkovej vody.
tags: #ustredne #vykurovanie #budovy