Typy regulace vytápění - Regulace podle prostorového termostatu, ekvitermní křivky a inteligentní regulace
Existují různé způsoby, jak regulovat vytápění v domácnostech, každý z nich s jinými výhodami a nevýhodami. Tento článek se zaměřuje na tři hlavní metody:
- Regulace pomocí prostorového termostatu
- Ekvitermní regulace
- Inteligentní/automatizovaná regulace
V tomto článku se pokusím popsat jak která regulace funguje, jaké má která výhody a nevýhody a s čím je u každé potřeba počítat.
Regulace pomocí prostorového termostatu
Základní informace
Po mnoho let se používal termostat jako základní regulační prvek vytápění. Je to malé zařízení, které v sobě má zabudovaný teploměr, může mít i display s týdenním programem a je spojen se zdrojem vytápění (tepelné čerpadlo, kotel atd). Dříve to byl běžný způsob regulace vytápění.
Jak funguje prostorový termostat
Na prostorovém termostatu si nastavíme požadovanou teplotu, jaká je nám příjemná v domě - například 23°C. Prostorový termostat pak na základě svého teplotního čidla zapíná nebo vypíná kotel podle nastavené hystereze (hystereze - rozmezí teplot, kdy kotel zapíná a vypíná. Například -2 / +1 °C). To znamená, že v momentě, kdy prostorový termostat zaznamená teplotu 21°C (23-2), zapne kotel. Ten začne topit a topí tak dlouho než prostorový termostat zaznamená teplotu 24°C (23+1). Pak vypne a čeká, až teplota zase poklesne.
Výhody:
- Jednoduché zapojení
- Jednoduché nastavení
- Levné řešení
Nevýhody:
- Vyšší spotřeba (plynu nebo elektřiny)
- Nestálá teplota v místnosti
- Celý dům se orientuje pouze podle jednoho čidla
- Při nesprávném umístění je dům nesprávně regulován například v momentě, kdy se zatopí v krbu nebo se vaří v kuchyni
Ekvitermní regulace
Základní informace
Ekvitermní regulace přizpůsobuje teplotu topné vody podle aktuální venkovní teploty.
Abychom měli v domě stálou teplotu, potřebujeme ohřát topení na jinou teplotu v tuhé zimě a na jinou třeba v podzimních měsících, kdy ještě není úplná zima, ale už je potřeba přitopit.
Jak to funguje
Ekvitermní regulace potřebuje pro svoji správnou funkčnost ekvitermní čidlo, které se umísťuje vně domu. Nejčastěji se dává na severní fasádu přibližně 1,8-2 m nad zemí, aby ho neovlivňovaly například přízemní mrazíky. Severní strana je také nejméně náchylná k ovlivnění přímým slunečním zářením.
Toto čidlo je zapojené do regulace kotle a v regulaci kotle se nastaví sklon a posun ekvitermní křivky, což je graf závislosti mezi venkovní teplotou a teplotou vody v topném systému (viz obrázek).
Kotel (nebo jiný zdroj) následně topí na takovou teplotu, jakou mu topná křivka udává.
Kotel s ekvitermní regulací topí oproti regulací podle prostorového termostatu mnohem "déle", ale to je způsobeno tím, že topní na nižší teplotu než podle termostatu, kdy topí na plný výkon. Jeho spotřeba je tak nižší. U tepelných čerpadel je rozdíl ve spotřebované energii podle termostatu a podle ekvitermní křivky zásadní. U tepelného čerpadlo je hodnota teploty výstupní vody zásadní, protože každý stupeň navíc je rozdíl v nákladech cca 7% navýšení. Proto se tepelná čerpadla provozují téměř výhradně pouze podle ekvitermní křivky.
Výhody:
- Stabilní teplota po celou dobu provozu
- Celý dům není ovlivněn jedním čidlem, které může zkreslovat díky dalším vlivům jako je například krb
- Provozní náklady jsou nižší než u prostorového termostatu
Nevýhody:
- Vyladění ekvitermní křivky zabere dlouhou dobu (2-3 zimy)
- Neumí reagovat na vnější vlivy - například při zatopení v krbu neumí v prostoru krbu vypnout vytápění a může dojít k přetopení místnosti
- Oproti termostatu dražší regulace (v moderních topných zdrojích už je ale většinou v základu)
- Nutnost instalovat venkovní čidlo
Inteligentní/automatizovaná regulace
Základní informace
Je to typ regulace, která využívá propojení více systémů a senzorů, jako jsou venkovní teplota, předpověď počasí, chování uživatelů v domě, množství zdrojů v domě (tepelné čerpadlo, krb, klimatizace, fotovoltaika, VZT/rekuperace) a na základě těchto informací je schopna přesně regulovat klima v celém domě nebo v jednotlivých místnostech.
Jak to funguje
Veškerá technologie je napojena do řídícího softwaru (v našem případě používáme Loxone). Tento software sbírá všechna data ze zmíněných technologií a na jejich základě jednotlivé technologie také ovládá a říká jim, co mají dělat.
Příklad komplexního řízení
V zimním dnu je venkovní teplota 0°C, ale je slunečný den. Systém zaznamená na osvitovém čidle sluneční energii a vytáhne venkovní žaluzie, aby se skrz okna nebo prosklené stěny dostalo do domu co nejvíce tepla ze slunce. Pokud to nestačí, dotápí například tepelným čerpadlem, které může běžet na nižší teplotu. Pokud je ale skutečně slunečný den a fotovoltaika vyrábí dost energie, systém řekne tepelnému čerpadlu, že má topit do akumulačních nádrží tak, aby vyrobenou energii uchoval na později (na noc). V ten moment nenatápí nádrž dle ekvitermní křivky, ale na co nejvyšší teplotu, co je v daný moment možné.
Aby se tato "přehřátá" voda nedostala do podlahového topení a nepřehřívala tak zbytečně dům, je za akumulací instalován směšovací ventil (slouží ke směšování teplé vody z akumulační nádrže s chladnější vodou, která se vrací ze systému tak, aby výsledná teplota byla ideální), který je řízen čidlem v konkrétní místnosti (tzv. zónová regulace – regulace, která umožňuje řídit klima v každé místnosti samostatně). Jakmile večer slunce začne zacházet a tepelné zisky se sníží, systém zatáhne venkovní rolety, aby zamezil unikání tepla skrz okna a začne využívat tu přehřátou vodu z akumulační nádrže a pomocí směšovacího ventilu a čidla v místnosti ji posílá v ideální teplotě, takže je v místnosti stále stejné klima.
Výhody
- Nejefektivnější nakládání s energiemi -> nejnižší provozní náklady
- Systém dokáže reagovat na jakékoliv vnější vlivy v každé místnosti samostatně
- V kombinaci se vzduchotechnickou a klimatizací dokáže systém udržovat ideální teplotu jak v zimě, tak v létě plně automaticky
- Inteligentní/automatizované systémy se dokáží samy naučit, jak dlouho trvá podlahovému topení vytopit konkrétní místnost, kdy ji má vytápět a kdy ne
Nevýhody
- Pořizovací cena
- Požadavky na jednotlivé technologie - jednotlivé technologie musí mít možnost nějakého externího ovládání (Modbus, spínané kontakty atd.)
Závěr
Je tedy velice dobré si uvědomit, co uživatel od systému očekává, jaké na něj bude mít nároky a jaké jsou finanční možnosti. Není dobré se vždy koukat pouze na pořizovací náklady, je nutné do investice započítat také provozní náklady nejlépe například v horizontu 10 let. V ten moment může i ta nejdražší technologie na pořízení vycházet zásadně lépe než ostatní technologie.
Regulace podle prostorového termostatu je vhodná například na chatu nebo objekt, kde netopíme často.
Ekvitermní regulace je vhodná pro instalaci do běžných rodinných domů.
Inteligentní/automatizovaná regulace je vhodná zejména do novostaveb, kde se dá už od projektu vše navrhnout tak, aby se náklady na pořízení minimalizovali. Je možné ji samozřejmě použít i při rekonstrukcích.
