Vykurovanie predstavuje spravidla najvyššiu položku na účtoch domácností, ale aj komerčných či verejných budov, ako sú napríklad školy. Preto je hľadanie spôsobov, ako optimalizovať vykurovacie systémy, kľúčové pre úsporu energie a zvýšenie tepelného komfortu. Jedným z najinteligentnejších prístupov je ekvitermická regulácia, ktorej základom je ekvitermická krivka.
Čo je ekvitermická krivka a princíp regulácie?
Ekvitermická krivka je grafickým vyjadrením dynamického vzájomného pôsobenia teploty vonkajšieho prostredia, ktorá má priamy vplyv na teplotu vo vykurovanej miestnosti. V technickom žargóne sa nazýva aj vykurovacia charakteristika a opisuje vzťah medzi vonkajšou teplotou a teplotou prietoku. Teplota prietoku je pritom teplota vykurovacej vody, ktorá prúdi zo zdroja tepla do radiátora alebo do plošného vykurovacieho systému.
Ekvitermická regulácia vykurovania má za úlohu riadenie teploty vody vo vykurovacom systéme, pričom funguje v závislosti od vonkajšej teploty prostredia. Keď je zaznamenaný pokles vonkajšej teploty, akčný člen regulácie zvýši teplotu vody vo vykurovacej sústave. Naopak, ak sa vonku oteplí, ekvitermický regulátor zníži výkon vykurovania, aby sa interiér zbytočne neprekuroval. Systém sa teda neriadi len termostatom vnútri, ale neustále vyhodnocuje údaje z vonkajšieho snímača teploty. Úlohou ekvitermickej regulácie je regulovať teplotu vykurovacej vody podľa predpísanej závislosti od vonkajšej teploty.
Prečo je ekvitermická regulácia dôležitá? Výhody a prínosy
Dôvody na využitie ekvitermickej regulácie sú zrejmé. Predovšetkým sa dosiahne väčší tepelný komfort z dôvodu zamedzenia kolísania teploty v miestnosti a významná úspora energie. Nie je totiž potrebné zdroj tepla prevádzkovať na maximálnu teplotu; zdroj tepla podáva iba taký výkon, ktorý postačuje na ohriatie vzduchu v miestnosti na požadovanú teplotu v závislosti od vonkajšej teploty.
Ekvitermická regulácia je „mozgom“ vášho tepelného čerpadla. Kým bežné kúrenie čaká, kým v dome ochladne, ekvitermika sa pozerá von z okna a predpovedá, čo bude váš dom potrebovať. Je to najinteligentnejší spôsob, ako udržať tepelný komfort pri čo najnižších nákladoch. Pre tepelné čerpadlá platí zlaté pravidlo: čím nižšiu teplotu vody musia vyrobiť, tým menej elektriny spotrebujú. Každý stupeň, o ktorý systém zníži teplotu vykurovacej vody, zvyšuje jeho efektivitu (COP) približne o 2 - 3 %. Ekvitermika zabezpečí, že čerpadlo vyrába len také teplo, aké je nevyhnutne potrebné.
Ďalšou výhodou je koniec „taktovaniu“ vykurovacieho systému. Bez ekvitermiky by čerpadlo často zapínalo na plný výkon a po chvíli sa vyplo. Ekvitermika mu umožňuje bežať dlho, plynulo a na nízky výkon, čo dramaticky predlžuje životnosť kompresora a celého systému. Predchádza sa aj zbytočnému prekurovaniu interiéru, čím sa zabraňuje plytvaniu energiou.
Tipy na úsporu energie
Faktory ovplyvňujúce nastavenie ekvitermickej krivky
Do výpočtu ideálnej ekvitermickej krivky vstupuje niekoľko dôležitých aspektov, pričom výsledkom môže byť nie jedna, ale viacero ekvitermických kriviek. Započítavajú sa prípadné tepelné straty objektu a teplotné vlastnosti prostredia, respektíve objektu v danom prostredí. K tomu sa prirátava žiadaná teplota každej miestnosti v konkrétnych obdobiach, ako aj vstupná a výstupná teplota vody vo vykurovacej sústave. Rozhodujúci faktor, ktorému sa prispôsobujú ostatné krivky s cieľom dosiahnuť želaný efekt vykurovania, je vonkajšia teplota prostredia v bezprostrednej blízkosti vykurovaného objektu. Do výpočtov vstupujú aj parametre ochladenia vody, jej priemerná teplota a množstvo pretekajúcej vykurovacej vody a taktiež tepelno-technické vlastnosti vykurovacieho prvku, ktorý prináša teplo do miestnosti.
Sústava vykurovacích kriviek sa stanovuje jednak na základe požadovanej teploty v miestnosti (napr. pre požadovanú teplotu 25°C) a tiež na základe znalosti najnižšej vonkajšej teploty, ktorá bola v danej oblasti kedy dosiahnutá. Pre prevádzku ekvitermického regulátora nie je nevyhnutné merať teplotu v interiéri, pretože túto veličinu si softvér vie vypočítať sám na základe vložených dát o budove a tepelných stratách.
Nastavenie a optimalizácia ekvitermickej krivky
Na nastavenie vykurovacej krivky majú majitelia systému k dispozícii dve kľúčové premenné: sklon a úroveň vykurovacej krivky. Zdroj tepla používa sklon na určenie toho, ako prudko musí zmeniť teplotu prietoku pri zmene vonkajšej teploty. Sklon môže byť veľmi strmý alebo veľmi plochý, a závisí to okrem iného od požadovanej teploty v miestnosti a od energetického stavu budovy.
Ak vykurovaný dom stráca málo tepla vďaka dobrej izolácii, postačuje plochá krivka. Táto zabezpečuje nízke výstupné teploty, nižší výkon kotla a úspornú prevádzku. Naopak, starší, menej izolovaný dom bude vyžadovať strmšiu krivku, aby rýchlejšie reagoval na mrazy a zabezpečil dostatočný ohrev. Zatiaľ čo sklon ovplyvňuje správanie vykurovacej krivky, úroveň umožňuje rovnomernú korekciu teploty prúdenia smerom nahor alebo nadol. Ak sú miestnosti chladnejšie, ako chcete, úroveň vykurovacej krivky sa musí zvýšiť. Výrobné nastavenie je zvyčajne 1,4 pre sklon a 0 pre úroveň.
V zásade platí, že čím je krivka rovnejšia (ploššia) a nižšia, tým menej energie zariadenie potrebuje na vykurovanie. Príliš vysoko zvolená vykurovacia krivka znamená vysokú teplotu vo vykurovacom zariadení a vyššiu spotrebu energie, zatiaľ čo príliš nízka bráni dostatočnému vyhriatiu domu. Iná vykurovacia krivka sa volí pre radiátory a iná pre podlahové vykurovanie. Pri systémoch podlahového vykurovania by mala byť maximálna teplota na výstupe nastavená medzi 35 a 45°C. Pokles teploty v noci určuje, od kedy do kedy je v noci potrebné menej tepla.
Tabuľka: Príklady vplyvu sklonu ekvitermickej krivky
| Typ budovy / Izolácia | Charakteristika ekvitermickej krivky | Dopad na vykurovanie |
|---|---|---|
| Dobre zateplený dom | Plochá krivka | Stabilná, nízka teplota vykurovacej vody, vysoká úspora energie |
| Starší / Menej izolovaný dom | Strmšia krivka | Rýchlejšia reakcia na pokles vonkajšej teploty, vyššia teplota vykurovacej vody pre dostatočný ohrev |
| Krivka nastavená príliš vysoko | Vysoká, strmá krivka | Prekurovanie, zvýšené tepelné straty, vysoká spotreba energie |
| Krivka nastavená príliš nízko | Nízka, plochá krivka pre nedostatočnú izoláciu | Nedostatočné vykúrenie priestorov, pocit chladu |
Komponenty ekvitermického vykurovacieho systému
Ekvitermický regulátor je kľúčovým prvkom automatizácie, ktorý ešte viac zvyšuje tepelný komfort v interiéroch a znižuje náklady na vykurovanie. Ekvitermický regulátor k svojej prevádzke potrebuje sadu teplotných senzorov, a to predovšetkým vonkajších, voliteľne tiež priestorových, ktoré sa umiestňujú do interiéru. Vonkajší snímač teploty je vhodné umiestniť na severnú (resp. málo slnečnú) stranu domu. Počas prevádzky zdroja tepla je neustále meraná teplota vykurovacieho média, vonkajšia teplota a prípadne aj teplota v miestnosti. Pomocou týchto údajov je udržiavaná teplota v miestnosti na úrovni, ktorá bola vopred naprogramovaná na určené časové úseky.
Ekvitermický regulátor komunikuje so zdrojom lokálneho vykurovania - najčastejšie s tepelným výmenníkom alebo kotlom (elektrickým, plynovým alebo na tuhé palivá). Senzory ekvitermického regulátora odovzdávajú riadiacej jednotke informácie o aktuálne nameraných teplotách. Softvér tieto dáta následne vyhodnotí na základe tzv. ekvitermických kriviek, ktoré má implementované vo svojej pamäti. Ekvitermické regulátory sú veľmi univerzálne zariadenia a možno ich využiť v rodinných domoch, väčších verejných a komerčných budovách (ako sú školy) či v bytových domoch. Tieto zariadenia môžu regulovať vykurovanie aj ohrev teplej úžitkovej vody (TUV) a vedia komunikovať so všetkými druhmi lokálneho vykurovania. Sú teda vhodné pre vykurovacie telesá aj podlahové vykurovanie, všetky druhy kotlov, solárne vykurovanie, tepelné čerpadlá alebo tepelné výmenníky.
Vykurovacie okruhy: Priamy a zmiešavací
V systémoch vykurovania sa veľmi často hovorí o pojme zmiešavací alebo priamy okruh. Súčasťou oboch typov okruhov je vykurovacie teleso (alebo iný systém vykurovania). Každé vykurovacie teleso obsahuje dva otvory pre pripojenie: prívodné potrubie s vykurovanou vodou a vratné potrubie, ktorým sa odvádza vykurovaná voda, ktorej teplota je znížená o teplo odovzdané do priestoru.
Pre rôzne vykurovacie plochy, napríklad radiátory a podlahové vykurovanie, potrebujeme rôznu teplotu vykurovanej vody (väčšiu pre radiátory a nižšiu pre podlahové vykurovanie). Táto požiadavka sa dá splniť vytvorením dvoch vykurovacích vetví. Priamy okruh neobsahuje žiadny zmiešavací ventil, len čerpadlo, ktoré slúži pre zvýšenie prietoku vykurovanej vody. Teplota v ňom je regulovaná priamo zdrojom tepla. Pokiaľ je podľa ekvitermických kriviek vyvolaná požiadavka na vykurovanie, čerpadlo priameho okruhu je spustené a vykurovaná voda je uvedená do vykurovacieho telesa. Vykurovacie telesá musia obsahovať termostatický ventil a termostatickú hlavicu.
Zmiešavací okruh obsahuje zmiešavací ventil a čerpadlo. Zmiešavací ventil je ovládaný podľa princípu ekvitermickej regulácie na základe teploty vykurovanej vody v prívodnom potrubí. Ak teplota vykurovanej vody dosiahne určitú úroveň, otvorí sa zmiešavací ventil a spustí sa čerpadlo, čím sa vykurovaná voda dostane do vykurovacieho telesa v zmiešavacom okruhu. Teplota v zmiešavacom okruhu je neustále snímaná. Ak je rozdiel medzi prívodnou a vratnou vodou malý (priestor je vykúrený), zmiešavací ventil sa privrie. Ak je rozdiel veľký, ventil sa pootvorí a dodá ďalšiu vykurovanú vodu. Ekvitermický regulátor tak stráži teplotu vody v zmiešavacom okruhu a na základe tejto teploty dáva povely k otvoreniu zmiešavacieho ventilu a spínaniu čerpadla.
Ohrev teplej úžitkovej vody (TUV) a akumulačné nádrže
Súčasťou moderných vykurovacích systémov je často aj ohrev teplej úžitkovej vody (TUV). Teplá voda je uložená v zásobníku TUV a je ohrievaná prostredníctvom vykurovanej vody z kotla. Bojler obsahuje dve pripojenia pre prívod a odvod vykurovanej vody, prípadne aj otvor pre pripojenie elektrickej patróny pre priamy ohrev.
Ďalším dôležitým zariadením, najmä pri kotloch na tuhé palivá, je zásobník vykurovanej vody, známy aj ako akumulačná nádrž. Akumulačné nádrže s objemom 200 - 1000 litrov slúžia pre akumuláciu (ukladanie) vykurovanej vody vyrobenej v kotli. Hlavnou výhodou akumulačnej nádrže je uchovávanie tepla, čo umožňuje, že ak je požiadavka na vykurovanie priestorov podľa ekvitermickej regulácie, vykurovaná voda je z akumulačnej nádrže uvedená do vykurovacieho okruhu bez nutnosti zapínania kotla a zbytočného plytvania energiou. To je obzvlášť výhodné, keď je akumulačná nádrž nabitá vykurovanou vodou.
V prípade ohrevu TUV okruh neobsahuje zmiešavací ventil, ale len čerpadlo, ktoré uvádza vykurovanú vodu do okruhu TUV. Čerpadlo je potom ovládané v závislosti na teplote vody, ktorá je v zásobníku TUV. Inteligentný ekvitermický regulátor dokonca umožňuje nastavenie priority vykurovania, kedy je vykurovaná voda sprostredkovaná najskôr do vykurovacieho okruhu a po dosiahnutí požadovanej teploty je ohrievaná v zásobníku TUV, alebo naopak. Voľba priority je potom na užívateľovi.
Tipy na úsporu energie
Odborná inštalácia a nastavenie
Samotnú ekvitermickú krivku v zariadení musí nastaviť odborník. Snáď jedinou nevýhodou ekvitermickej regulácie je nutnosť odbornej inštalácie senzorov a nastavenie ekvitermickej krivky. Pre návrh optimálnej sady odporúčame konzultáciu s odborníkmi, ktorí vám tiež odporučia najvhodnejšie umiestnenie ekvitermických senzorov a nastavia ekvitermickú krivku pre konkrétnu budovu či miestnosť. Aby ste dosiahli čo najlepší výsledok a vyhli sa možným chybám, pri prvom nastavení vykurovacej krivky sa odporúča poradiť sa s dodávateľom vykurovania.
tags: #posuv #ekvitermicka #krivka #vykurovanie #skol