Zvyšující se náklady vydané za topení a požadavek spotřebitelů mít energie za topení pod kontrolou vybízejí výrobce k novým, stále sofistikovanějším regulačním prvkům a samotné uživatele pak k jejich správnému využívání. Jak ušetřit a dostat cenu za topení na co nejnižší mez?
Asi nejběžnějším způsobem regulace domovního vytápění je používání termostatických hlavic a termostatů. V našem článku Vám přiblížíme fungování od klasických termoregulačních hlavic až po sofistikované termostaty s cílem usnadnit správný výběr a zajistit Vaši pohodu a komfort.
Termostaty i termohlavice automaticky reagují na tepelné změny v místnostech a řídí množství průtoku otopného média. Pokud pomineme topné soustavy na pevná paliva bez regulace, pak nejčastějšími zdroji vytápění bývají kotle plynové, olejové, elektrické, kondenzační a k nim připojená otopná tělesa, teplovodní či elektrické podlahové vytápění, sálavé topné panely nebo i elektrické krby. Součástí kotlů je čerpadlo, které rozvádí otopné médium do jednotlivých místností. Pro ohřev otopného média je zapotřebí zdroj tepla sepnout, podle typu kotle je to hořák, elektrická spirála, případně zásobník. Spínání zdroje tepla je potřeba ovládat a tuto funkci zastává prostorový neboli pokojový termostat. Pokojové termostaty porovnávají požadovanou a naměřenou hodnotu teploty. V termostatech je teplotní snímač na měření prostorové pokojové teploty. Součástí termostatů je relé nebo spínací kontakt, zařízení potřebné ke spínání čerpadla nebo hořáku. Na termostatu jsou kolečka nebo tlačítka, kterými se nastavuje požadovaná teplota. Naměřenou pokojovou teplotu termostat srovná s požadovanou, a pokud je pokojová vyšší, výstupní relé termostatu je rozepnuté a připojený zdroj tepla vypnutý. Při poklesu pokojové teploty pod teplotu navolenou se výstupní relé termostatu sepne a uvede do chodu připojený zdroj tepla. Na chodu pokojového termostatu není nic složitého. Termostatické hlavice fungují na principu dilatace. Při vyšší okolní teplotě dochází k rozpínání teplotně citlivé látky v řídicím snímači zabudovaném uvnitř termohlavice. Termostatická hlavice nasazená na termostatický ventil otopného tělesa při roztahování teplotně citlivé látky uzavírá nebo otevírá průtok ventilu a zabezpečuje tak jeho regulaci. Na termostatické hlavici se nachází stupnice obvykle v rozsahu od 1 do 5, nebo u digitálních termostatických hlavic displej. Výhodou digitálních termohlavic je automatická a programovatelná regulace. Podle typu digitální termohlavice lze navolit různé časové úseky i teplotní režimy. Výrobci termostatických hlavic deklarují 30% úspory. Termostaty a termohlavice dokáží reagovat i na možné tepelné zisky od slunce, spotřebičů, osob a zvířat.
Obr. Elko EP 6088 ATV-1 úsporná digitální termohlavice
Dnes už se zákazníci neptají, zda doporučujeme na radiátor namontovat termostatickou hlavici a ví, že v rámci úspor by otopná tělesa s termostatickým ventilem měla být osazena termostatickou hlavicí, která dokáže přesně řídit kuželku termostatického ventilu topného tělesa. Pokud se ale jedná o tzv. referenční místnost s termostatem, pak se na topné těleso termostatická hlavice nemontuje, nebo na něm musí být jen termohlavice plně otevřená. Bystrý zákazník hned klade otázku: „Proč tedy termostatickou hlavici na radiátor dávat, když ji musím mít otevřenou na maximum?“ Doporučujeme termostat umístit do nejchladnější místnosti, aby v ostatních místnostech přebraly funkci termostatické hlavice, a ty pak individuálně sepnuly a regulovaly topná tělesa. Problém většinou nastává ale právě s výběrem vhodného pokoje – referenční místnosti, podle které pokojový termostat spíná kotel. Nelze všeobecně poradit a určit, že severní místnost nebo jiné bytové dispozice budou nejchladnější či budou vyhovovat potřebám a zvyklostem všem. Do jaké místnosti by měl být pokojový termostat umístěn, aby bylo v celém objektu dosaženo požadovaného teplotního komfortu? Co když bude potřeba pozměnit dispozice a z chladnější ložnice se stane pracovna, nebo do místnosti s termostatem přibyde nový zdroj tepla např. mrazák s ledničkou? Není-li termostat v nejchladnější místnosti a kotel je na pokyn termostatu vypnut, pak nemusí být v ostatních místnostech dosaženo požadované komfortní teploty, tudíž výsledkem bude nespokojenost uživatele. Nabízí se řešení nahradit napevno připojený termostat modernější alternativou jakou je bezdrátový termostat. V tomto případě mohou být termostatické hlavice umístěny na všech otopných tělesech a podle potřeby se naplno otevře právě ta termohlavice, kde přebere řídicí funkci regulace lehce přenosný bezdrátový pokojový termostat. Bezdrátový termostat usnadní výběr nejvhodnější referenční místnosti, kde je pak lepší termostatickou hlavici raději demontovat. Některé bezdrátové termostaty jsou současně uzpůsobeny jak pro nástěnné umístění, tak i volné např. na stojánku.
Obr. Fenix 52V4500410 Watts V22 bezdrátový pokojový termostat
Ekvitermní regulace je sice nejdražším řešením, ale je nejkvalitnější a při správném výběru termostatu a jeho nastavení přináší nejekonomičtější provoz. Termostaty pro ekvitermní regulaci se řídí aktuální venkovní teplotou a ovlivňují teplotu topného média. Proč ekvitermní termostaty potřebují znát hodnotu venkovní teploty a proč jsou nejúspornější? Termostaty podle venkovní teploty dokáží dobře odhadnout ustálené dodávání tepla, které pokrývá jen tepelné ztráty objektu. S ekvitermními termostaty nedochází k zbytečnému dotování stavební konstrukce teplem. Při poklesu venkovní teploty je vyžadována vyšší teplota topného média a ekvitermní termostat vlastně koordinuje vyrovnávání tepelných ztrát. Stanovuje se ekvitermní křivka, která znázorňuje závislost topného média na venkovní teplotě. I pro ekvitermní regulaci výrobci nabízejí bezdrátové termostaty.
Obr. Elektrobock BT013 bezdrátový termostat s ovládacím kolečkem a se systémem samoučení (dříve BPT013)
Prvním kritériem pro výběr termostatu je požadavek na bezdrátové nebo kabelové provedení. U pokojových termostatů, jež jsou propojeny se zdrojem pomocí vodičů, se spínací relé nachází přímo v termostatu. Kabelový pokojový termostat se obvykle instaluje do výšky kolem půldruhého metru od podlahy. Osvědčené umístění je vedle vypínačů svítidel. Výrobci vypínačů a zásuvek jako je ABB, Legrand nebo Schneider Electric v rámci jednotného designu nabízí termostaty podle dané série a barvy pro umístění do vícenásobných rámečků.
Obr. Produktová řada Unica Schneider Electric Schneider
Termostaty by neměly být situovány v bezprostřední blízkosti žádného tepelného zdroje. Správnou regulaci by mohl nepříznivě ovlivnit i přímý sluneční svit dopadající na termostat a nevhodné umístění termostatu u dveří či oken (pokud termostat nedisponuje rozpoznávací funkcí pro větrání místnosti). Ideálním místem pro instalaci pokojového termostatu je místo, podle nějž se bude vytápět okolní prostor. Do kterého pokoje ale pokojový termostat umístit? Pokud nevlastníte hotel, kde pokojový termostat najdete obvykle na každém pokoji, tak nastává další dilema. Všeobecná rada je umístit termostat do pokoje, v němž se pobývá nejčastěji, u někoho to bude obývací pokoj, jinde kuchyň či pracovna nebo i dětský pokoj.
Obr. Analogový termostat Eberle RTR-E 6124
Zbývá rozhodnout, zda zvolit bezbateriový mechanický termostat jen s otočným kolečkem a bez možnosti automatických programů, nebo digitální termostat s možností a chutí ho naprogramovat. Levné analogové termostaty nachází stále uplatnění v komerčním či hotelovém sektoru. U digitálních pokojových termostatů výrobci neustále navyšují počet programů, vylepšují funkce, a nastavit tak termostat není opravdu nic složitého. A navíc po vyhovujícím nastavení pokojového termostatu do navolených programů už není potřeba nikterak zasahovat, výrobci mysleli i na nechtěnou manipulaci a termostaty běžně vybavují možností uzamčení. Standardní pokojové termostaty s denním, s nočním a s režimem proti zamrznutí výrobci rozšířili dalšími časovými programy a funkcemi jako sudý a lichý týden, dovolená, párty apod. Digitální prostorové termostaty na rozdíl od jednoduchých mechanických pokojových termostatů potřebují napájení, nejčastěji to bývají tužkové baterie nebo síťové napájení. Existují ale i mechanické – analogové termostaty, které zdroj vyžadují také (např. s LED kontrolkou) a vyrábí se jak na baterie, tak do sítě 230 V. Termostaty pro připojení do jednofázové sítě střídavého napětí jsou většinou vybaveny ochranou proti přepěťovým špičkám a rušivým impulsům v napájecí síti. U termostatů na baterie výdrž baterií zaručují výrobci i na dva roky a standardem je topná sezóna. U většiny digitálních termostatů naleznete funkci, která včas upozorní na potřebu výměny. Digitální termostaty standardně disponují přepínacími kontakty, a proto je možné vyžít tyto termostaty i pro chlazení.
Výběr pokojového termostatu analogového či digitálního musí být podřízen rozsahu použití. Univerzální pokojové termostaty mají pod krytem termostatu čidlo na monitorování teploty vzduchu a i kabelovou sondu pro snímání teploty podlahy. Univerzálnost těchto termostatů spočívá v možnosti výběru provozních režimů. Řada domácností využívá i podlahového vytápění nebo přitápění kabely, topnými rohožemi nebo fóliemi. Univerzální termostat pro podlahové topení umí snímat samostatně teplotu prostoru, nebo samostatně teplotu podlahy, ale i obě hodnoty zároveň, nebo pevnou teplotní diferenci, či pulsně modulovací signál PWM (Pulse Width Modulation) pro řízení ventilů např. v systémech řízení budov. Termostaty pouze prostorové nemají sondu pro podlahové vytápění, čidlo pod krytem ho omezuje jen na snímání teploty prostoru. Termostaty výhradně podlahové zase jen na základě kabelové sondy regulují teplotu podlahy, ale nemají zpětnou vazbu na teplotu vzduchu v místnosti. Pro instalaci podlahového čidla termostatu se používají ohebné trubky a čidlo se umísťuje co nejblíže k podlaze. Při pokládce pozor na zatečení betonu, neboť by nebylo možné čidlo termostatu v případě potřeby demontovat. Standardní délka vodiče u čidla termostatu je 3 m, ale lze jej samozřejmě prodloužit.
Obr. Inteligentní podlahový termostat PT713 Elektrobock
Princip fungování pokojových prostorových termostatů vodičových nebo bezdrátových je stejný. Bezdrátové pokojové termostaty se ale skládají ze dvou jednotek, protože v druhé jednotce instalované u primárního zdroje tepla je umístěno relé, které bezdrátově za pomoci kódovaného radiového signálu komunikuje s prostorovou jednotkou pokojového termostatu. Výrobci termostatů používají rozdílné kmitočty (např. Fenix 868 MHz, Elektrobock 433,92 MHz). Dosah bezdrátových termostatů se u jednotlivých výrobců může lišit, ale pohybuje se okolo 300 m na volném prostranství, což v zástavbě odpovídá 35 m. Dosah pokojového bezdrátového termostatu mohou nepříznivě ovlivnit ocelové konstrukce, ale ani v tomto případě nezůstaneme bez řešení. Pokud by dosah nestačil, je možné u některých termostatů ho zvýšit pomocí zesilovače signálu (repeater).
Obr. Centrální jednotka PH-CJ37-GST Elektrobock
Bezdrátové termostaty bývají dražší než pokojové termostaty kabelové. Budeme-li ale např. u novostavby kalkulovat i cenu za položení vodičů, pak mohou být bezdrátové termostaty v konečném efektu levnější, a pokud se časem změní zvyklosti rodiny či dispozice prostor, tak bude díky přenosnosti bezdrátového termostatu zaručena i nadále optimální tepelná pohoda.
Obr. Elektrobock BPT32 GST bezdrátový termostat s GSM modulem
Stále více domácností využívá výhod dálkově řízených termostatů, na kterých lze navolit vhodný program a v případě potřeby může sledovat i řídit topný systém chytrý telefon, tablet nebo počítač. K inteligentním pokojovým termostatům lze dokoupit moduly, nebo tvoří již součást termostatu. Spojením termostatu s mobilním telefonem vznikl unikátní systém regulace na dálku. Pomocí SMS zprávy je možné dálkově ovládat termostat topení např. na chatě. Mobilem vyšlete pokyn termostatu, který sepne topení, a vy přijedete už do vyhřátého objektu. U moderních termostatů probíhá komunikace obousměrně a termostat odesílá zpět na mobil například informace o tom, zda kotel topí, nebo netopí i kolik je v objektu stupňů. Odjeli jste z chaty a zapomněli jste vypnout kotel nebo změnit požadovanou teplotu? Už žádný problém či zbytečné vracení se, vše vyřeší odeslaná SMS inteligentnímu termostatu. Bezdrátové termostaty jsou ideálním řešením pro rekonstrukce, kde je potřeba nahradit drátové termostaty nebo chybějící regulaci a po položení např. elektrických topných fólií se obejdete bez dalších nákladných stavebních úprav. Některé bezdrátové termostaty umožňují propojení do jednoho celku, čehož se využívá především u elektrického vytápění u bezdrátové centrální regulace.
Centrální regulace je vyšším stupněm domovní regulace a největší předností je regulace teploty v každé místnosti samostatně s ovládáním z jednoho místa. U rekonstrukcí bývá výhodnější bezdrátová centrální regulace, pro novostavby je ale vhodnější centrální regulace kabelová, která poskytuje vyšší přesnost regulace a při zapojení do domácí sítě umožňuje ovládání prostřednictvím internetu přes notebook nebo chytrým telefonem.
Pro kotle s protokolem Open Therm Plus nebo Open Therm Lite (OT+/OT-), což je systém obousměrné datové komunikace mezi kotlem a termostatem, jsou určeny inteligentní termostaty s Open Therm komunikací, se kterými lze docílit mnohem vyšších úspor. Přijímač termostatu získává potřebné údaje (např. o venkovní teplotě), data následně zpracovává a předává do vysílače. Termostat vyhodnotí i přepočítá požadovanou teplotu vody topného systému, a tu předává zpět do kotle. Tyto termostaty mohou být drátové či bezdrátové a s vybavením patřičných modulů je lze rovněž dálkově ovládat. Dražší termostaty s OT jsou již moduly vybaveny, nebo je lze dokoupit i jednotlivě podle potřeby a volby způsobu dálkového ovládání. Moderní termostaty s označením OpenTherm umožňují také navolit typ kotle např. Thermona, Ferroli, Viessmann, Viadrus, nebo nastavit typ univerzální.
Obr. Termostat s OpenTherm komunikací Elektrobock BPT52:
Výhodou sofistikovaných termostatů s OpenTherm komunikací je možnost volby typu regulace od ekvitermní, ekvitermní s korekcí podle vnitřní teploty, až po proporcionálně integrální PI regulaci. PI regulátor dokáže ustálit teplotu přesně na požadované úrovni i při větším rozdílu venkovních teplot, protože odbourává překmity teploty v důsledku setrvačnosti topného systému, kdy například u klasického termostatu se po vypnutí nachází v radiátorech velmi horké otopné médium, které může ještě teplotu v místnosti zvýšit.
Obr. Prostorový termostat se zabudovaným WIFI modulem PT32 firmy Elektrobock s PI nebo PID regulací
Nejdokonalejší spojitou regulací je PID regulace. PID regulátor složený ze složky proporcionální a integrační je obohacen ještě o složku derivační, která dokáže s předstihem reagovat na změnu a dosáhnout tak nejen krátké doby regulace, ale i vysoké přesnosti bez trvalé regulační odchylky a kotle jsou ochráněny proti zbytečnému cyklování.
Obr. Digitální regulátor teploty RFTC-10 Elektrobock
Dnes už se nikdo nediví slovnímu spojení inteligentní domácnost, kde regulátory teploty lze navíc využívat různými způsoby. Na LCD displeji regulátoru je zobrazena teplota a její změnu navolíme tlačítky. Teplota je snímána vestavěným senzorem a sepnutí topného okruhu se děje za pomoci spárovaných aktorů. Regulátor teploty s jednotkou se využívá pro dočasnou korekci teploty nastaveného programu a s multifunkčními spínacími aktory slouží pro nastavení teploty a sepnutí připojeného zařízení. Další řešení ovládání teploty přináší celosvětově kompatibilní systém KNX, kdy se zařízení připojí na společné sběrnicové vedení.
Obr. KNX MTN6241-0325 produktové řady Merten firmy Schneider Electric
Přístroje KNX svou maximální flexibilitou a možností přenastavování a rozšiřování poskytují uživateli řadu výhod bez nutnosti nákladných rekonstrukcí budov. V systému KNX výrobci nabízí přehledný monitoring a následné řízení chytré domácnosti s řadou přístrojů, kdy na základě komunikace KNX dochází k aktivaci snímače a následnému provedení příkazu akčním členem a možnosti využití systémových komponentů i na automatické ovládání teploty.
U domovní regulace jsou termostaty určeny výhradně pro interiér stejně jako termostaty pro komerční budovy, hotely, školy, nemocnice apod. Pro regulaci a hlídání teploty bytových i průmyslových aplikací např. v rozváděčích u topných a chladících, u různých kapalin, chladičů, motorů, a různých jiných zařízení se využívají termostaty v modulovém provedení na DIN lištu. Tyto termostaty dokáží hlídat teplotu ve velmi širokém pracovním rozmezí i s volitelnou hysterezí a naleznete je v provedení od jedné funkce přes dvojité až po multifunkční, kdy jeden přístroj pracuje jako dva nezávislé termostaty či závislý termostat pomocí DIP přepínače, diferenční termostat, dvouúrovňový termostat, pásmový termostat, termostat s mrtvou zónou, dokáže ohlídat teplotní funkce i zkrat a odpojení senzoru.
Obr. Digitální multifunkční termostat TER-9 firmy Elko EP
Termostaty pro venkovní a průmyslové regulace musí splňovat vyšší požadavky jako je např. IP krytí, nestandardní rozsah měřených teplot a vyšší odolnost čidel. Průmyslové termostaty se specifickým provedením a designem se využívají i u domovních aplikací jako je protinámrazová ochrana cest a ploch, střech, okapů i svodů nebo slouží v průmyslových či zemědělských odvětvích. Pro tyto aplikace jsou určeny termostaty s vysokým krytím IP například termostaty umístěné ve vodotěsné krabici s IP65.
Obr. Dvojúrovňový vodotěsný termostat 2912 TEV-1 Elko EP
Ovládání průmyslových termostatů může být skryté i volně přístupné, nejčastěji je řešeno kolečkem se stupnicí pro nastavení požadované teploty. Nástěnné prostorové průmyslové termostaty mají teplotní čidlo teploty zabudováno přímo v termostatu. Průmyslové termostaty s odděleným čidlem snímající teplotu odděleným kabelovým čidlem a mohou být v provedení na stěnu nebo na DIN lištu. Oddělená čidla termostatů mohou být prostorová, příložná nebo do jímky, v různých délkách i teplotních odolností. Průmyslové termostaty trvale udržují navolenou teplotu a k vypnutí je zapotřebí zásah uživatele.
U vyhřívání okapů a volných ploch levější varianta termostatů sleduje pouze venkovní teplotu na rozdíl od sofistikovanějších a úspornějších termostatů, které vyhodnocují i přítomnosti vody, sněhu a ledu.
Speciální regulační prvky pro regulaci elektrického vytápění jako jsou přímotopy nebo analogové termostaty s funkcí útlumu se pro řízení teplotního útlumu spotřebičů osvědčily časové spínače tzv. regulátory útlumu, které umožňují rozdělit objekt do několika teplotních zón. Při instalaci regulačního odlehčovače proudové zátěže se udává návratnost kolem dvou let. Odlehčovač v době odběrové špičky krátkodobě vypne postradatelné spotřebiče (bojler, vytápění chodeb a garáží) a pro odběr díky snižovači proudové zátěže pak postačí jistič v nižší hodnotě, a tudíž budou i nižší sazby za odběrné místo.
Obr. BMR HJ 306RX dvoustupňový 3F odlehčovač proudové zátěže se samostatným odpínáním fází
V článku jsou popsány možnosti regulace za pomoci různých typů termohlavic, termostatů a nastíněna možnost využití nejnovějších moderních technologií. Cílem bylo přiblížit běžnému uživateli základní principy různých termostatů a objasnit jejich rozdíly i výhody. Výběr správného termostatu závisí na typu vytápění nebo chlazení a na konkrétních požadovaných vlastnostech termostatu. Před koupí termostatu doporučujeme zjistit kompatibilitu s topným i chladicím systémem. Rádi Vám s výběrem poradíme.