Protimrazová ochrana a její instalace

Je s podivem, že ani publikace jako [1] ji slovem nezmiňují; [2] pak jen v několika odstavcích - pokusím se proto dále shrnout několik praktických zkušeností.

Prvním tématem je volba hydraulického zapojení. V našich teplotních podmínkách je bezpodmínečně nutné u registrů ohřevu používat zapojení s konstantním průtokem vody v registru, tedy zapojení se směšovací spojkou (obr. 1) nebo se vstřikováním (obr. 2), nikoli zapojení s přepouštěním nebo se škrcením, kde se jedná o kvantitativní regulaci a tedy průtok může klesnout až na nulu. Při nižších rychlostech média a nerovnoměrném rozložení teploty vody v registru je pak nebezpečí zámrazu již z principu daleko vyšší. Přepouštěcí nebo škrticí zapojení se dá použít pouze u dohřevů a zónových dohřevů, kde již nehrozí před registrem teploty, které by mohly zámraz způsobit. Viz též [3].

Obr. 1 - Směšování

Obr. 2 - Vstřikování

Délka potrubí mezi regulačním členem (ventilem) a registrem by měla být co nejmenší. Jedině tak se vyhneme dopravnímu zpoždění, které ztěžuje regulaci především při startu jednotky nebo změně teplotních poměrů v ní (přechod na druhý stupeň ventilátoru). Uvědomíme-li si, že voda protéká potrubím přibližně rychlostí 1m/s, toto dopravní zpoždění může činit - podle kreativity projektanta - až několik desítek vteřin. Setkal jsem se s akcí, kde regulační ventil s čerpadlem byly umístěny v kotelně na rozdělovači topné vody a vzduchotechnika s topným registrem v hale, vzdálené několik desítek metrů. Jednotka byla v zimě prakticky nespustitelná, navíc chybělo čidlo teploty vody na zpátečce. Bylo nutné zavést složitý softwarový algoritmus s předehříváním registru dlouho před startem.

Jak známo, obestavěné místo je drahé. Proto se čím dál častěji, především u obchodních center a průmyslových provozů, setkáváme s umisťováním jednotek na střeše. Hydraulický uzel (čerpadlo, směšovací ventil, čidla, seřizovací armatury) je umístěn v odtahové komoře naproti registru, což je výhodné, protože vzdálenost ventil - registr je minimální. Musíme ovšem dodržet jednak dobrou přístupnost všech komponent kvůli montáži a především servisu, jednak dostatečnou průtočnost vzduchového kanálu. Potrubí po zaizolování několikanásobně zvětší svůj průmět do světlosti kanálu a v krajních případech situace dopadne tak, jako na obr. 3, kde izolované armatury zakrývají rekuperátor snad z poloviny. To samozřejmě snižuje účinnost zařízení. Navíc zde na izolaci potrubí musí být kladen daleko větší důraz, izolujeme nejen kvůli úsporám energie, ale hlavně pro ochranu proti zámrazu a poškození jednotky. Vůbec nemluvím o případech, kdy pro stísněnou montáž není přístup k ovládacím a indikačním prvkům - viz obr. 4. Zde by částečně pomohla lepší koordinace profesí - například upřesnění míst vstupů potrubí do jednotky.

Obr. 3 - Světlost kanálu

Obr. 4 - Nečitelná indikace

Právě v případech se stísněnou montáží je nutné, aby projekt topení obsahoval přesné zakreslení situace, nikoli jen schematické zapojení. Montéři jsou na místě vystaveni časovému tlaku a snadno udělají chybu, na kterou se pak nemusí přijít dlouhé měsíce: např. u trojcestného ventilu byly přehozeny dvě brány. Při oživování MaR byly pouze odzkoušeny obě krajní polohy ventilu a nastaven smysl otáčení pohonu, vše bylo zdánlivě v pořádku, od té doby ventil pracoval bezmála půl roku otevřen cca. od 50 do 100 %. Teprve v přechodném období, kdy regulace požadovala polohy blízko nule, začala jednotka padat do zámrazu, protože ventil v tomto zapojení nebyl schopen funkce.

Základní ochranou proti zámrazu bývá protizámrazový termostat ve vzduchovém kanálu, tzv. "ochrana na vzduchu". Tento prvek obsahuje několikametrovou kapiláru naplněnou plynem a pouzdro s mechanickým převodem tlaku plynu na přepínací kontakt. Termostat reaguje na pokles teploty již na 5 - 10 cm délky kapiláry a z toho vyplývají některá pravidla pro jeho správnou montáž:

Pro přezkoušení správné funkce se instaluje mimo registr zkušební smyčka, 10 až 15 cm dlouhá, viz obr. 5. Na obrázku 6 je příklad chybné montáže, její autor chtěl zřejmě správně chránit kapiláru při průchodu stěnou jednotky alespoň kusem hadičky z diferenčního manostatu, když už neměl průchodku, ale na zkušební smyčku pozapomněl. (Dalším hříškem je zde vyvedení dvou kabelů z jedné průchodky; pro zapojení více termostatů v sérii u větších jednotek by bylo bývalo vhodnější použít instalační krabici.)

Obr. 5 - Smyčka

Obr. 6 - Nesmyčka

Obr. 7 - Servisní vstup

Největším problémem je přístupnost kapiláry při montáži i servisu. Výrobci vzduchotechnických jednotek sice mají v sortimentu zvláštní díl pro montáž termostatu, ale pro vyšší cenu nebo nedostatek místa se tento prvek často z nabídek vypouští a protizámrazový termostat se montuje, kam se dá. Správné je použití vyjímatelného bloku, zevně řádně označeného (obr. 7). Na jisté akci byl termostat dokonce instalován až za registr chlazení, což v létě vedlo k výpadkům jednotky na "zámraz" - tento stav nejde korektně ošetřit, protože správná protizámrazová ochrana má být hardwarová a tedy neblokovatelná např. od venkovní teploty nebo chodu chlazení.

Obrázek 8 ukazuje sice perfektně řemeslně provedenou instalaci, nicméně zde není možné zkontrolovat kapiláru nebo vyměnit termostat, aniž by se jednotka hydraulicky zcela odpojila. Jaký to má dopad na náklady na servis, je zřejmé.

Tělo termostatu musí být umístěno tak, aby systém nebyl ovlivňován teplotou okolního prostředí, tedy u jednotek na střeše musí být zásadně uvnitř jednotky za výměníkem nebo na odtahu. Různá zaizolování, ochranné plechové krabičky atd. nepomáhají. Kapilára by měla být vedena kolmo na trubky registru, při montáži je třeba používat originální úchytky; jakákoli improvizace (omotávání kolem šroubů do plechu apod.) může vést k poškození kapiláry. Při montáži výsuvných registrů počítejte s tím, že při servisu se bude registr vysouvat, kabely by měly být dostatečně dlouhé.

Kapiláry se dodávají obvykle o délkách 3 a 6 m. Projektant měření a regulace volí takovou délku, která pokryje celou plochu registru při zachování mezer mezi částmi kapiláry asi 15 - 20 cm. Příkladem nevhodné instalace je obr. 9, kde jen s velkým úsilím rozeznáme kapiláru dvakrát šikmo taženou přes registr, ochrana je doslova pouze symbolická. U velkých jednotek se používá více termostatů zapojených v sérii (využíváme klidový kontakt, tedy při zámrazu rozepnuto). Poloměr ohybu kapiláry nesmí být menší než asi 50 mm, pokud zbyde nevyužitá část, úhledně ji svineme do spirály s průměrem 10 cm. Ideální by bylo použít distanční svorky pro definovaný odstup kapiláry od registru, ale v životě jsem je neviděl a na funkci zřejmě nemají vliv.

Obr. 8 - Nelze demontovat

Obr. 9 - Řídce vedeno

Spínací bod termostatu je nastavitelný v rozsahu asi 3 až 10...15 °C, výchozí hodnotou bývá 5 °C. Tuto hodnotu není radno příliš měnit. Hystereze 1 až 2 K usnadňuje rychlé zotavení a zároveň by měla zabraňovat kmitání. V některých případech se stává, že při rozběhu jednotky některé typy termostatů vlivem otřesů zakmitají a jednotka okamžitě vypadne na zámraz. Zde pomůže náhrada termostatu za jiný typ s větší tuhostí pružiny, různá zpoždění v softwaru nejsou přípustná. Zámraz je velmi rychlý děj (řádově vteřiny) a ochrana by pozbyla smyslu. Někdy pomáhá zvýšení hystereze.

Dokonalejší ochranou proti zámrazu, než pouhý termostat, je aktivní ochrana - termostat obsahující čidlo teploty se spojitým výstupem, který při poklesu teploty pod 15 °C začne "natvrdo" (rozuměj bez zásahu řídicího systému) pootevírat ventil. Obdobné funkce lze dosáhnout v regulačním programu při využití teploty přívodního vzduchu a korekce na teplotní příspěvek ventilátoru, v principu stačí omezení minimální teploty u přívodního regulátoru.

Daleko bezpečnější je ale přídavná ochrana na vodě: na výstupu vody z výměníku je instalováno ponorné čidlo teploty, které omezuje výstupní teplotu vody na cca. 15 °C. Příložné čidlo je v tomto případě špatnou volbou a lze jej využít pouze pro informaci. (Samozřejmě je třeba, aby v okruhu byl konstantní průtok vody - viz výše.) Aktivní ochrana na vodě má jediný háček: v přechodném období, při nočním chlazení a při velké tepelné zátěži v místnostech (prodejny, průmysl) nedovolí vhánět do prostoru dostatečně chladný vzduch a její vyladění tak, aby "ještě fungovala" a zároveň dovolila chladit, je obtížné. Řešením by byl vzduchový obtok topného registru pomocí obtokové klapky a tedy celkové vyloučení registru ohřevu z funkce při těchto režimech.

Pro správnou funkci protimrazové ochrany je nutný také její pravidelný servis: funkci kontrolujeme nikoli šroubovákem v kontaktu, ale speciálním zmrazovacím plynem, v nouzi lze použít i plyn do zapalovačů, ten ale raději pouze zvenčí na zkušební smyčku! K poškození kapiláry dojde obvykle při úpravách nebo servisu hydraulických částí při prohlídkách topení nebo vzduchotechniky, proto je vhodné, když prohlídka MaR následuje vždy až po nich. Kvalitní a udržovaná ochrana proti zámrazu je dobrou pojistkou proti škodám na zařízení a následným nepříjemným problémům s výpadkem technologie, opravami a dohady o tom, kdo vše zaplatí.

[1] Daniels, Technika budov, Jaga group 2003
[2] Chyský, Hemzal - Větrání a klimatizace, Bolit - B press Brno 1993
[3] Seyfert, Regulační člen v hydraulickém systému, firemní tisk Siemens Building Technologies s.r.o., nedatováno