U podlahového vytápění je oběhové čerpadlo klíčové pro efektivní, tichý provoz a příjemné rozložení tepla. DIMOSTHENIS RIZOS, produktový manažer ve společnosti Taconova, v rozhovoru vysvětluje, proč bylo na čase přehodnotit princip oběhového čerpadla – a jak TacoFlow3 Surface, vyráběný v jihočeském Boršově a vyvinutý speciálně pro aplikaci v podlahovém vytápění, pracuje tiše, efektivně a usnadňuje každodenní práci instalatérům.
+ Plošné vytápění představuje pro oběhová čerpadla zvláštní výzvu: nízké teploty na přívodu, mnoho topných okruhů, dlouhá provozní doba a co možná nejrovnoměrnější a nejtišší rozložení tepla. Co musí čerpadlo dokázat, aby to vše spolehlivě splnilo?
Podlahové vytápění dělá hydraulické vyvážení obzvláště náročným především kvůli své komplexnosti. Primárním cílem je vždy přivést jednotlivým zónám správné množství tepla, a přitom dosáhnout optimálního teplotního spádu mezi přívodem a zpátečkou 5–7 Kelvinů.
Rozdílně dlouhé topné okruhy vytvářejí rozdílné tlakové ztráty, které se zpravidla vyrovnávají pomocí vyvažovacích ventilů TopMeter v rozdělovačích topných okruhů. Pokud je dopravní výška oběhového čerpadla u dlouhého topného okruhu příliš nízká, není transportován dostatek tepla a obytná místnost zůstává chladná. Pokud je naopak dopravní výška příliš vysoká, vznikají na ventilech obtěžující rušivé zvuky, místnost je přetápěna a teploty zpátečky nejsou dodrženy. Oběhové čerpadlo musí proto spolehlivě a trvale zajistit optimální průtok, který systém ani nepřetíží, ani nepoddimenzuje.
Kromě toho by se oběhové čerpadlo mělo dát dobře začlenit nejen do novostaveb, ale i do stávajících systémů. Musí spolupracovat jako „týmový hráč“ s ostatními komponenty. Dosáhnout toho všeho s co nejnižší spotřebou elektřiny je skutečnou výzvou. Důležitými faktory jsou také intuitivní a rychlá montáž a uživatelsky přívětivé nastavení.
+ Jak společnost Taconova k těmto výzvám při vývoji TacoFlow3 Surface přistoupila?
Abych to vysvětlil, musím nejprve udělat malou exkurzi. V topných systémech existují v zásadě tři parametry, které určují hydrauliku a přenos tepla: průtokové množství, hydraulický odpor potrubní sítě a diferenční tlak mezi přívodem a zpátečkou. Při daném hydraulickém odporu tlačí zvolený diferenční tlak požadované průtokové množství do systému přes odpor okruhů. Prakticky vzato – a pokud pomineme efekt syndromu nízkého teplotního spádu (Low-ΔT-Syndrom) – platí: čím vyšší je průtok, tím větší je přenos tepla. Úkolem oběhového čerpadla je aplikovat zvolený diferenční tlak mezi přívodem a zpátečkou, který stačí k dosažení požadovaného průtoku, jenž následně přenese dostatek tepla k dosažení komfortní teploty v místnosti.
Nakonec jde o to vybrat správný diferenční tlak na oběhovém čerpadle. Nebo jinými slovy: minimální diferenční tlak na čerpadle, který ještě stačí k dosažení správného průtoku.
Standardní oběhová čerpadla používaná v systémech podlahového vytápění disponují třemi přednastavenými stupni pro konstantní diferenční tlak (např. 2,5 m, 3,5 m, 4,5 m). Typicky je zvolen nejnižší z těchto stupňů, který ještě vytváří dostatečnou tlakovou diferenci pro všechny topné okruhy. Pokud je zvolený stupeň konstantní tlakové diference v jednotlivém topném okruhu vyšší, než je nutné, je objemový průtok škrcen přes vyvažovací ventily TopMeter – to znamená, že se zvyšuje hydraulický odpor. To vytváří požadovaný objemový průtok (připomeňte si tři parametry shora: tlak, objemový průtok, odpor). Díky škrcení objemového průtoku v jednotlivém topném okruhu je dodatečná elektrická energie, kterou již oběhové čerpadlo vynaložilo k vytvoření tlakové diference, nyní „obětována“ jako tlaková ztráta na ventilu, aby se průtok správně nastavil. To vede k plýtvání energií a zvyšuje riziko vzniku hluku.
Při vývoji naší nejnovější generace čerpadel jsme se ptali: Co kdyby oběhové čerpadlo mělo více než tři stupně pro konstantní diferenční tlak? A co kdyby měl instalatér možnost plynule měnit hodnotu pro konstantní diferenční tlak přímo na oběhovém čerpadle a výsledný průtok v reálném čase odečíst na každém ventilu TopMeter? To by umožnilo nastavit diferenční tlak přesně na správnou úroveň, aniž by bylo nutné škrcení, což by vedlo k nižším tlakovým ztrátám a v konečném důsledku k menšímu plýtvání elektřinou a tiššímu provozu.
+ A jak toho s TacoFlow3 Surface dosahujete?
S TacoFlow3 Surface nabízíme instalatérům efektivní alternativu: pomocí plynulé regulace konstantního tlaku se přímo na oběhovém čerpadle nastaví optimální diferenční tlak. Přitom se diferenční tlak přizpůsobí nejdelšímu topnému okruhu, tedy tomu s nejvyšším odporem. Tak je zajištěno, že se k dosažení požadovaného průtoku spotřebuje co nejméně energie. Je to jako při řízení auta: když jedeme příliš rychle, nejdříve ubereme plyn, než začneme brzdit. Přesně to dělá TacoFlow3 Surface. Už nejsme zároveň na plynu i na brzdě. Tak eliminujeme nejen zbytečnou spotřebu energie, ale také nepříjemné rušivé zvuky v systému. Výsledkem je tichý, optimalizovaný provoz a až 40% úspory energie.
+ To zní jako jiný postup, než na jaký jsou topenáři zvyklí. Jak přesně probíhá instalace a uvedení do provozu?
Naším cílem při vývoji čerpadla bylo maximálně zjednodušit instalatérům montáž a regulaci. To začíná už dimenzováním čerpadla: stejně jako ostatní oběhová čerpadla řady TacoFlow3 disponuje TacoFlow3 Surface pozoruhodně kompaktní konstrukcí. Právě vedle rozdělovačů topných okruhů ve stávajících budovách je prostor často omezený. Zde kompaktní formát nabízí rozhodující výhodu. Při elektrickém připojení navíc nabízíme dvě možnosti konektorů: připojení Plug-and-Play a praktický konektor TacoSmart, který je vhodný zejména pro těsné montážní situace.
I hydraulické vyvážení je přívětivé k instalatérům. Nejprve se ventily na přívodu a zpátečce nejdelšího topného okruhu kompletně otevřou a všechny ostatní topné okruhy se zavřou. Na otevřeném topném okruhu se potřebný průtok nereguluje jako obvykle na vyvažovacím ventilu, ale přímo na čerpadle. Tak zajistíme, že čerpadlo vyvine pouze takový tlak, jaký je nezbytný pro nejdelší topný okruh. Poté se jednotlivé topné okruhy postupně otevírají a jako obvykle regulují na ventilu TopMeter. Průtok pak stoupá a pracovní bod se odpovídajícím způsobem posouvá na konstantní křivce.
+ Vraťme se ještě k možnostem připojení: v čem je rozdíl mezi připojením Plug-and-Play a konektorem TacoSmart?
V celé rodině TacoFlow3 jsou k dispozici dvě různé možnosti připojení: je zde volba mezi Plug-and-Play nebo konektorem TacoSmart, kompaktní alternativou ke standardnímu konektoru. Připojení Plug&Play je oblíbený standard při uvedení do provozu, pokud vzdálenost mezi oběhovým čerpadlem a zdrojem proudu není předem známa. S tímto řešením připojení se daří snadné elektrické propojení i dodatečné práce – návštěvy staveniště se redukují na minimum. Konektor TacoSmart je naproti tomu koncipován tak, aby seděl pevně a optimálně i ve zvláště těsných montážních situacích. Kabel lze díky aerodynamickému designu konektoru položit do libovolného směru a nabízí pro snadnou instalaci rozšířené možnosti připojení a maximální flexibilitu při ještě menších nárocích na prostor.
+ V jakých typech budov nebo aplikacích ukazuje TacoFlow3 Surface své největší přednosti?
Dovolte mi to krátce uvést do souvislostí. TacoFlow3 Surface existuje ve dvou výkonových variantách: jedna s maximální dopravní výškou 6,0 m (44 W) a druhá s 8,5 m (63 W). Typické pro nové systémy: při návrhovém tepelném zatížení 45 W/m² a teplotním spádu ΔT=7 K zvládne TacoFlow3 Surface 6.0 m bez námahy nejméně 6 až 8 okruhů podlahového vytápění. Model 8.5 m zvládne nejméně 10 až 14 okruhů. Přesná čísla se mohou samozřejmě lišit podle specifických požadavků instalace. To činí TacoFlow3 Surface ideálním pro rodinné domy nebo velké byty v sanacích i novostavbách.
+ Jaké funkce zajišťují, že čerpadlo pracuje spolehlivě?
Čerpadla TacoFlow3 nabízejí několik chytrých funkcí, které je činí nejen spolehlivými a s dlouhou životností, ale i téměř bezúdržbovými. Automatická detekce vzduchu rozpozná vzduch v systému a signalizuje to bílým blikajícím signálem, aby bylo možné příslušně reagovat. Integrovaná antiblokovací funkce zajišťuje, že se čerpadlo bez problémů rozběhne i po delších dobách nečinnosti, jako je letní přestávka.
Samomazná ložiska redukují opotřebení a udržují mechaniku trvale hladkou. A díky dobře viditelné LED signalizaci člověk okamžitě pozná, zda vše běží správně. Tak zůstává čerpadlo po dlouhá léta spolehlivě efektivní.
+ Oběhové čerpadlo je R290-ready a vhodné i pro tepelná čerpadla. Jakou roli hraje TacoFlow3 Surface v kombinaci s touto technologií?
Naše rodina TacoFlow3 je důsledně navržena pro použití s ekologickými, hořlavými chladivy, jako je R290, a je odpovídajícím způsobem certifikována. Rozhodující je přitom design oběhového čerpadla v kombinaci s výrazně redukovanými teplotami motoru. Tak plně splňujeme všechny relevantní požadavky normy EN 60335-2-40. Kompaktní design oběhového čerpadla umožňuje bezpečnou montáž i ve velmi stísněných prostorech, například přímo v blízkosti kompresorů tepelných čerpadel s hořlavými chladivy třídy A3 (jako je R290).
+ Kde vidíte další vývoj v technologii čerpadel pro plošné topné systémy – například u automatizace nebo konektivity?
Jsem přesvědčen, že nástup tepelných čerpadel v současnosti přepisuje pravidla pro plošné vytápění a chlazení. S širokou dostupností tepelných čerpadel a jejich rostoucím etablováním v rodinných domech a soukromých domácnostech je například stropní chlazení nyní možné i v menších bytových aplikacích. Plošné vytápění se paralelně vyvíjí směrem k využívání nižších teplot, aby se pomocí moderní technologie čerpadel dosahovalo stále větších úspor energie. V praxi leží teploty přívodu tepelných čerpadel dnes většinou pod 55 °C a nové systémy se navrhují s teplotním spádem ΔT<10 K. To je pro plošné vytápění optimální, protože se z definice jedná o nízkoteplotní systémy.
+ Jaký dopad má tento vývoj na stávající systémy a trhy?
Podle mého názoru bude synergie mezi tepelnými čerpadly a plošným chlazením a vytápěním pohánět dekarbonizaci v obytných prostorech po celé Evropě a z dlouhodobého hlediska i celosvětově – zejména tehdy, pokud se srovnatelné požadavky, jako jsou směrnice EU o ekodesignu, zavedou i v jiných regionech. S rostoucím rozšířením tepelných čerpadel roste také potřeba speciálních komponentů pro tepelná čerpadla, jako je například nová cirkulační technologie. Tato potřeba v minulosti neexistovala, protože většina topných systémů byla vybavena kotli.
Na tomto pozadí musí být nyní vyvinuta nová technologie oběhových čerpadel, aby se dále posílila synergie mezi tepelným čerpadlem a plošnými klimatizačními systémy, zejména v segmentu stávajících objektů.
Digitální nástroje, které zrychlují projektování a uvedení do provozu jednoduchým a komplexním hydraulickým vyvážením, jsou přitom ústředním přístupem. Ke konkrétním výzvám hydraulického oboru patří především dovybavení „obtížných domů“, například starších obytných domů, které byly původně navrženy pro kotle s radiátory, a také ochrana systémů s méně hardwarem a senzorikou. K tomu patří v topném režimu dodržování bezpečných teplot přívodu a v režimu chlazení spolehlivé zamezení kondenzace.
V budoucnu již nebude oběhové čerpadlo považováno za čistě pasivní stroj, který pouze čerpá vodu. Spíše se bude jednat o systém, který lze naprogramovat tak, že s minimálním vynaložením energie přivede kdykoliv správný objemový průtok ve správný čas na správné místo. Oběhové čerpadlo budoucnosti je tedy inteligentní stroj s aktivní funkcí hydraulického vyvážení pro plošné vytápění, plošné chladicí systémy a nejen ty.
-jik-
