Teoretická část

1. Základní pojmy a zákonitosti pro vytápění

1.1. Základní fyzikální jednotky a veličiny

Ve fyzice, v topenářství i v běžném životě potřebujeme vyjádřit fyzikální vlastnosti tak, aby se daly měřit. Jsou tedy zavedeny fyzikální veličiny, které jsou charakterizovány číselnou hodnotou a jednotkou veličiny. Z důvodu jednotnosti v používání jednotek u fyzikálních veličin v různých zemích byla zavedena Mezinárodní soustava jednotek, která se označuje SI. Základní fyzikální veličiny, se kterými se setkáváme v topenářství, jsou uvedeny v tabulce:

veličina	značka veličiny	jednotka	značka jednotky
délka	L	metr	m
hmotnost	m	kilogram	kg
čas	t	sekunda	s
teplota	T	teplotní stupeň	K (kelvin)
elektrický proud	I	ampér	A

V praxi jsou číselné hodnoty veličin někdy příliš velké nebo malé, proto jsou zavedeny násobky jednotek a díly jednotek. Ty se píší před jednotky jako předpony. Přehled nejpoužívanějších násobků a dílů je uveden v následující tabulce:

	značky předpony	předpona	hodnota
			slovně	číselně
základní násobky jednotek	k M G T	kilo mega giga tera	tisíc milion miliarda bilion	1 000 1 000 000 1 000 000 000 1 000 000 000 000	103 106 109 1012
ostatní násobky	da h	deka hekto	deset sto	10 100	101 102
základní díly jednotek	m μ n	mili mikro nano	tisícina miliontina miliardtina	0, 001 0, 000 001 0, 000 000 001	10-3 10-6 10-9
ostatní díly	d c	deci centi	desetina setina	0,1 0,01	10-1 10-2

V technické praxi se pro popsání a vyjádření některých fyzikálních dějů a zákonitostí velmi často používají též některé další veličiny a jednotky, které jsou odvozeny ze základních. V topenářské praxi se jedná především o veličiny - hustotu a tlak.

1.1.1. Teplota

Teplotu měříme nejčastěji ve stupních Celsia [°C] nebo v kelvinech [K]. Kelvinova stupnice je stupnicí absolutní, tj. hodnoty teplot jsou pouze kladné. Začíná tzv. absolutní nulou 0 K = -273 °C. Převody teplot mezi Celsiovou a Kelvinovou stupnicí vyplývají ze vztahu (obr. 1):

T = 273 + t [K]

Obr. 1 Vztah mezi Celsiovou a Kelvinovou stupnicí

Pro vyjádření rozdílu teplot není důležité, zda je vyjádřen ve stupních Celsia [°C] nebo v kelvinech [K].

Měření teplot

1.1.2. Hustota

Hustotu lze vyjádřit jako hmotnost látky, která má objem 1 m³. Hustota se označuje řeckým písmenem ρ a má jednotku kg/m^-3. Vzájemnou vazbu mezi objemem, hmotností a hustotou látky vyjadřuje vztah:

ρ  = m / V         [kg/m3]

Pokud si uvědomíme, že objem vody se při ohřívání zvětšuje, pak dle uvedeného vztahu se bude hustota teplé vody zmenšovat. Rozdíly v teplotě vody v otopné soustavě tedy s sebou přinášejí i změnu v hustotě vody. Tento jev je rozhodující pro přirozený oběh vody v otopné soustavě.

1.1.3. Tlak

Při působení síly na plochu vzniká tlak. Tlak se zvyšuje při růstu síly nebo zmenšení plochy. Tlak se vypočte dle vztahu:

ρ  = F / S               [Pa]

kde:

            ρ – hustota [kg/m³]
            F – hmotnost [kg]
            S – objem [m³]

Základní jednotkou tlaku je pascal [Pa]. Ostatní používané jednotky v instalatérské praxi jsou bary [bar], atmosféry [atm], metry popřípadě milimetry vodního sloupce [m v.s.] [mm v.s.].

Pro vzájemné převody jednotek platí : 1 MPa = 10 bar = 10 atm = 100 m v.s.

Atmosferický tlak – vzdušný obal Země (atmosféra) působí v důsledku gravitačního pole a své hmotnosti na povrch Země tlakem. Tento atmosferický tlak není konstantní a mění se s nadmořskou výškou. K hodnotě atmosférického tlaku vztahujeme další dvě tlakové úrovně. Jedná se o přetlak a podtlak.
Přetlak je hodnota tlaku, o který je překročena hodnota atmosférického tlaku.
Podtlak je hodnota tlaku pod úrovní hodnoty atmosférického tlaku.
Absolutní tlak – je tlak počítaný od absolutní „tlakové“ nuly k dané hodnotě přetlaku nebo podtlaku.
Grafické znázornění pojmů přetlak, podtlak a absolutní tlak je na obr. 2.

Obr. 2 Přetlak, podtlak a absolutní tlak

Hydrostatický tlak – je tlak sloupce kapaliny. Závisí na hustotě kapaliny a výšce sloupce (obr. 3). Určí se ze vztahu:

pH = ρ × h × g    [Pa]

kde:

ρ  –  hustota kapaliny [kg/m³]
h  –  výška sloupce kapaliny [m]
g  – tíhové zrychlení [m/s²]

Hydrostatický tlak je vlastně přetlak v dané hloubce kapaliny a nezávisí na tvaru vodního sloupce (obr. 4).

Obr. 3 Hydrostatický tlak

Obr. 4 Konstantní tlak sloupců vody

 

Tlakový rozdíl – je rozdíl tlaku mezi dvěma měřenými místy. Pro označení tlakového rozdílu lze použít pojmy diferenční tlak, tlaková ztráta nebo tlakový přínos.
Tlakové ztráty vznikají při proudění tekutin v důsledku tření nebo změny směru proudění (obr. 5). Ke ztrátám tlaku dochází ve všech částech trubního rozvodu, tj. v trubkách, tvarovkách i armaturách.

Obr. 5 Tlaková ztráta

Tlakový přínos je typickým údajem pro čerpadlo. Jedná se o rozdíl tlaku mezi výtlačnou a sací stranou čerpadla (obr. 6).

Obr. 6 Tlakový přínos čerpadla

Měření tlaků – Měření deformačním tlakoměrem

Měření tlaků – Měření elektronickým tlakoměrem

1.2. Teplo

Teplo je jedna z forem energie a má s energií a s prací stejnou jednotku – joule [J]. Teplo je obsaženo v každé pevné látce i tekutině a je definováno množstvím dané látky a její teplotou. Pro topenářskou praxi je důležité stanovit množství tepla, které je potřeba dodat dané látce, aby se ohřála o požadovaný rozdíl teplot a stanovit tepelný výkon při předání tepla.
Množství tepla – jestliže chceme zvýšit teplotu látky o hmotnosti m z teploty t₁ na teplotu t₂, musíme jí dodat množství tepla Q dle vztahu:

Q = m × c × (t2 – t1)      [J]

kde:

m – hmotnost látky [kg]
c  –  tepelná kapacita látky [J/kg.K]
t ₁ –  výchozí teplota látky [K]
t ₂ –  požadovaná teplota látky [K]

Množství tepla obsažené v látce stanovíme dle vztahu:

Q = m × c × t          [J]

kde:

c je tepelná kapacita látky
t je teplota látky. 

Z hlediska tepelného je pro vytápění velmi důležitou látkou vody, protože má ze všech látek nejvyšší tepelnou kapacitu.
Tepelný výkon – jednotkou tepelného výkonu je Watt [W]. Předáme-li látce o hmotnosti 1 kilogram teplo o velikosti 1 joule za čas 1 sekundy, stane se tak tepelným výkonem 1 wattu.

Měření objemu a průtoku

Měření spotřeby tepla - Měření tepla měřičem s lopatkovým průtokoměrem

Měření spotřeby tepla - Měření tepla s měřičem s ultrazvukovým průtokoměrem

1.3.  Teplotní roztažnost

V topenářské praxi se běžně setkáváme s teplotní roztažností kapalin a teplotní roztažností pevných látek.
Teplotní roztažnost kapalin – Při zahřívání kapalin se zvětšuje jejich objem (obr. 7). Toto zvětšení je závislé na druhu kapaliny (voda, olej…), na původním objemu kapaliny a na rozdílu teplot. Zvětšení objemu se vypočte ze vztahu:

ΔV = β × V × (t2 – t1)              [m3]

kde β je součinitel teplotní objemové roztažnosti a je závislý na druhu kapaliny a na její teplotě.
Tento jev je důležitý především z hlediska zajištění bezpečnosti provozu topného systému.

Teplotní roztažnost pevných látek – tato vlastnost se projeví v topenářské praxi u trubek. Vzhledem k tomu, že u trubek výrazně převládá délka nad ostatními rozměry, používáme pojem teplotní délková roztažnost neboli dilatace potrubí (obr. 8). Změna délky trubky je závislá na materiálu trubky, původní délce trubky a na rozdílu teplot při provozu a při montáži. Vypočte se ze vztahu:

ΔL = α × L × (t2 – t1)               [mm]

kde α je součinitel délkové teplotní roztažnosti [mm/m.K]
Tento jev je důležitý, aby nedocházelo ve stěnách trubky k nežádoucím napětím.

1.4. Sdílení tepla

Ve vytápění musíme znát základní zákonitosti při předávání a přenosu tepla. Teplo se sdílí z místa nebo prostředí o vyšší teplotě do místa nebo prostředí o nižší teplotě. Tento proces může probíhat vedením (kondukcí), prouděním (konvekcí) nebo sáláním (zářením, radiací). Nejčastěji se však setkáváme s různými kombinacemi těchto základních způsobů.

Sdílení tepla vedením – vyskytuje se u pevných látek a lze jej vysvětlit jako předávání tepelné energie mezi jednotlivými hmotnými částicemi ve směru od vyššího teplotního potenciálu k nižšímu.  Každá látka je charakterizována z hlediska vedení tepla tzv. součinitelem tepelné vodivosti. Typickým příkladem sdílení tepla vedením je v topenářské praxi vedení tepla rovinnou stěnou (obr. 9)

Obr. 9 Vedení tepla rovinnou stěnou

Sdílení tepla prouděním – ke sdílení tepla prouděním dochází mezi proudící tekutinou a povrchem obtékaného tělesa (obr. 10). Takovým způsobem například přijímá teplo vzduch proudící kolem otopného tělesa. V praxi se používá pro tento způsob sdílení tepla termín přestup tepla (obr. 11).

Sdílení tepla sáláním – od předchozích způsobů se zásadně liší, protože tepelná energie sálajícího tělesa je přeměňována v zářivou energii, která se šíří elektromagnetickým vlněním do okolí. Sálavého tepelného toku se využívá například u sálavých otopných soustav – tepelné záření prochází vzduchem, aniž by se ohříval. Teprve při dotyku s pevným předmětem (např. stěna) se přeměňuje v energii tepelnou (obr. 12).

Obr. 12 Sdílení tepla sáláním

Prostup tepla je sdílení tepla mezi dvěma tekutinami s rozdílnou teplotou, které jsou navzájem odděleny pevnou stěnou.  Prostup tepla (obr. 13) se tedy skládá ze tří dílčích částí:

• přestup tepla z teplejší tekutiny na jednu stranu pevné stěny

• vedení tepla na druhou stranu pevné stěny

• přestup tepla z druhé strany pevné stěny do chladnější tekutiny

• Jedná se tedy o kombinaci dvou základních způsobů sdílení tepla – vedením a prouděním.

Obr. 13 Prostup tepla jednovrstvou stěnou

1.5. Tepelné ztráty

V zimním období dochází k prostupu tepla z místnosti přes stavební konstrukci do chladnějšího venkovního prostředí. Při tomto prostupu dochází tedy ke ztrátám tepla, jejichž velikost se stanoví ze vztahu:

Q_P = U × S × (t_i – t_e)              [W]

kde     U – součinitel prostupu tepla stavební konstrukcí   [W/m².K]
            S – plocha stavební konstrukce [m²]
            t_i – vnitřní teplota [°C]
            t_e – venkovní teplota [°C]

Výpočet velikosti tepelné ztráty místnosti i celé budovy je podmínkou pro návrh tepelného výkonu otopné soustavy v objektu. Tepelná ztráta místnosti slouží pro návrh otopných těles, celková tepelná ztráta objektu je důležitá při návrhu zdroje tepla (např. kotle). Cílem výpočtu je zjistit množství tepla, které uniká z objektu v důsledku rozdílných teplot vnitřního a venkovního prostředí. Postup výpočtu určuje technická norma.
Základní potřebné podklady pro výpočet tepelných ztrát jsou:

• údaje o poloze objektu

• údaje o stavebních konstrukcích

• stanovené vnitřní výpočtové teploty

• stanovená vnější výpočtová teplota

• Celková tepelná ztráta se pak určí jako součet tepelné ztráty prostupem tepla a tepelné ztráty větráním.

1.6. Tepelná pohoda

Tepelná pohoda je pocit, který vnímá člověk pobytem v prostředí. Při pobytu v daném prostředí vykonává člověk různé činnosti, při kterých produkuje teplo. Pro dosažení tepelné pohody člověka musí být zajištěn odvod člověkem produkovaného tepla do prostoru tak, aby nedošlo ke zvýšení nebo snížení teploty těla. V daném prostředí člověk nemá mít pocit chladu ani pocit tepla. Faktory ovlivňující podmínky pro dosažení tepelné pohody mohou mít ráz objektivní nebo subjektivní. Mezi objektivní faktory patří např. teplota vzduchu v místnosti, povrchová teplota konstrukce, rychlost proudění vzduchu v místnosti apod. Subjektivní faktory jsou závislé na vlastnostech a stavu člověka (např. tělesný a psychický stav, oblečení…).
Vnímání teploty člověkem závisí na jeho rozlišovacích schopnostech, ale to jak tepelné impulsy společně ovlivňují pohodu, závisí na pocitovém vnímání člověka. To znamená, že tepelná rovnováha (neutralita) nemusí nutně znamenat tepelnou pohodu (může jí být dosaženo např. v nepříjemně těžkém oděvu), ale tepelná pohoda je podmíněna tepelnou rovnováhou. Oblast tepelné pohody je totiž jen částí rozsahu tepelné neutrality. 

1.7. Paliva

Palivo je všeobecné označení pro chemický prvek, chemickou látku nebo jejich směs, mající schopnost za vhodných podmínek začít a udržet chemickou reakci spalování. Při spalovaní se uvolňuje chemická energie obsažená v palivu a přeměňuje se hlavně na tepelnou energii, kterou je možné dál využít.

Paliva rozdělujeme podle skupenství na: 

plynná paliva – zemní plyn, svítiplyn, koksárenský plyn, vysokopecní plyn, generátorový plyn

Měření objemu plynu – Měření suchým plynoměrem

kapalná paliva – topný olej, mazut
pevná paliva – uhlí, koks, brikety, dřevo
Dále se jako palivo běžně používá elektrická energie a v poslední době stále více nacházejí uplatnění též tzv. obnovitelné zdroje energie – sluneční energie, energie větru, biomasa nebo nízkopotenciální teplo obsažené v zemi, ve vodě nebo v okolním vzduchu.

Spalování je chemická reakce, při které se slučují hořlavé složky paliva s kyslíkem, který je obsažen ve vzduchu. Při této reakci se uvolňuje teplo a dále vznikají spaliny, které jsou většinou ve formě plynů (oxidy).
Rozlišujeme spalování dokonalé a spalování nedokonalé.
Dokonalé spalování je takové, při kterém shoří (sloučí se s kyslíkem) beze zbytku všechny hořlavé složky paliva.
Nedokonalé spalování je takové, při kterém hořlavé složky nejsou zcela vyhořelé. Unikají ve spalinách, popřípadě v tuhých zbytcích hoření a neodevzdají veškeré teplo v nich obsažené. Produktem nedokonalého spalování je jedovatý oxid uhelnatý.

Účinnost spalování při spalování paliva ve zdroji tepla dochází k přeměně a předání energie a tedy také ke ztrátám energie (tepla) (obr. 14). U každého zdroje tepla se hodnotí jeho tepelný příkon a tepelný výkon.

Obr. 14 Účinnost kotle

Tepelný příkon je množství tepla přivedené palivem.
Tepelný výkon je množství tepla předaného do otopné soustavy.
Podíl tepelného výkonu a tepelného příkonu vyjadřuje účinnost. U běžně používaných tepelných zdrojů se pohybuje v rozsahu 75 až 95 %. Rozdíl mezi tepelným příkonem a tepelným výkonem vyjadřuje tepelné ztráty ve zdroji tepla (obr. 15).

Obr. 15 Tepelné ztráty kotle na tuhá paliva

1.8. Teplonosné látky

Ve vytápění je nutné zajistit nejen výrobu tepla, ale také její efektivní dopravu od zdroje do místa spotřeby. K tomuto přenosu tepla se používají teplonosné látky. Základní požadavky kladené na teplonosné látky jsou:

• velká tepelná kapacita

• dostupnost a finanční nenáročnost

• chemická stálost

• možnost snadné regulace přenášeného tepelného výkonu

Pro přenos tepla se používají tekutiny – voda, pára, vzduch, olej nebo nemrznoucí směsi.

Voda – je nejdůležitější a nejpoužívanější teplonosnou látkou. Používá se voda teplá nebo voda horká.

Teplá voda – je voda s pracovní teplotou do 110 °C. Využívá se v běžných vnitřních otopných soustavách a při dálkovém přenosu tepla.
Horká voda – je voda s pracovní teplotou nad 110 °C. Využívá se při dálkovém přenosu tepla.
Důležitým údajem při přenosu tepla je teplotní spád teplonosné látky. Je to rozdíl mezi teplotou vody přicházející do otopné soustavy (voda topná) a teplotou vody vracející se do zdroje tepla (voda vratná).

Pára – její využití je vázáno především na tlak páry. Z hlediska velikosti tlaku páry se používá pára nízkotlaká, vysokotlaká a podtlaková.

Nízkotlaká pára – má maximální pracovní přetlak do 70 kPa, využívá se například k vytápění méně rozsáhlých objektů
Vysokotlaká pára – pracovní přetlak je vyšší než 70 kPa, využívá se pro průmyslové účely a u soustav pro dálkový přenos tepla
Podtlaková pára – absolutní tlak páry je nižší než tlak atmosferický. Její využití je omezené, např. u výškových budov.

Vzduch – je nejstarší teplonosnou látkou. Přivádí se teplotně upraven přímo do vytápěného prostoru. Jeho využití je dnes spojeno především s teplovzdušným vytápěním, popřípadě s klimatizací. Při dopravě vzduchu se využívá samotížný vztlak vzduchu nebo tlak vzduchu vytvořený ventilátorem.
Ostatní teplonosné látky (olej, nemrznoucí směsi) mají velmi omezené využití a používají se ve speciálních případech.

2. Rozdělení vytápění

2.1.  Místní vytápění

Místní vytápění je činnost která se snaží o to, aby v místnosti byla tepelná pohoda. Zdroj tepla, který má na starosti vytvářet potřebné teplo k udržení teploty, je umístěn přímo ve vytápěné místnosti. Pro předávání tepla se používá konvekční i sálavý způsob.

Paliva použita pro místní vytápění jsou nejčastěji topné plyny (zemní plyn nebo propan butan), tuhá paliva (hnědé uhlí, dřevo) a elektrická energie.
Topidla na tuhá paliva (obr. 16a) – tuhých paliv je pro dosažení dobré účinnosti především nutné mít palivo s optimální vlhkostí a přivést dostatečné množství spalovacího vzduchu. Topidlo musí být napojeno na odvod spalin (obr. 16b), proto se umísťuje v místnosti u vnitřních stěn v blízkosti komína, ten bývá většinou umístěn uprostřed budovy.

Obr. 16a Lokální topidlo na tuhá paliva

Obr. 16b Napojení na odvod spalin

Topidla na plynná paliva (obr. 17a) mají již širší rozdělení. Přívod vzduchu potřebného pro spalování směsi plynu může být vyřešeno přívodem vzduchu z místnosti (tzv. topidlo otevřené konstrukce – obr. 17b) nebo z vnějšího prostředí (tzv.topidlo uzavřené konstrukce – obr. 17c). Taktéž může být uzpůsoben odvod spali a to buď do místnosti (pouze pro malé tepelné výkony), nebo do venkovního prostředí.

Obr. 17a Plynové lokální topidlo

Topidla elektrická – mohou být akumulační nebo přímotopná. Vytápění pomocí elektrických akumulačních kamen (obr. 18) patří k tradičním způsobům vytápění na území České republiky. Díky nízkým sazbám za elektrickou energii se  jedná o jedno z možných řešení vytápění bytových objektů. Kamna se totiž nahřívají v době přebytku elektrické energie a topí dle potřeby v průběhu celého dne.

Obr. 18 Elektrická akumulační kamna

Přímotopná lze použít kdykoliv,ale mají nákladnější provoz. Vytápění elektrickými přímotopnými topidly (obr. 19a,b) je všeobecně považováno za jeden z nejdražších způsobů vytápění.

Obr. 19a Elektrický přímotop

Obr. 19b Elektrický konvektor

Výhody místního vytápění:

• vytápějí pouze požadované prostory v požadovaném čase

• technicky jednoduchá a nenáročná řešení

• možnost jednoduché a nenáročné regulace

• nízké pořizovací náklady 

Nevýhody místního vytápění: 

• vyšší nároky na bezpečnost provozu

• nerovnoměrné rozložení teplot ve vertikálním i horizontálním směru (obr.20)

• pokud převládá výrazně konvekční způsob předání tepla, dochází k intenzivnímu proudění vzduchu v místnosti

Obr.20 Rozložení teplot v místnosti při místním vytápění

2.2.  Ústřední vytápění

Při ústředním vytápění je zdroj tepla umístěn mimo vytápěnou místnost a k dopravě tepla od zdroje do vytápěných místností je použita teplonosná látka (obr. 21).

Obr. 21 Princip ústředního vytápění

V ústředně vytápěných místnostech se teplo z teplonosné látky může předávat pomocí:
otopných těles (obr. 22) – tj.převážně prouděním vzduchu kolem teplosměnných ploch otopného tělesa – otopné soustavy s otopnými tělesy

Obr. 22 Vytápění otopnými tělesy

otopnými plochami (obr. 23) – tj. sáláním tepla do prostoru z velké plochy (podlaha, strop, stěna) – sálavé (velkoplošné) otopné soustavy

Obr. 23 Sálavé vytápění

teplým vzduchem (obr. 24) – který je přímo dodáván do vytápěné místnosti – teplovzdušné vytápění.

Obr. 24 Vytápění teplým vzduchem

Jednotlivá zařízení soustředěná do otopné soustavy tvoří funkční celek a podle způsobu v rozsahu jejich použití a uspořádání jsou otopné soustavy charakterizovány a pojmenovány. Každá z otopných soustav má tedy typické znaky a kritéria, podle kterých jsou rozdělovány, zařazeny do skupin a vzájemně mezi sebou porovnávány a hodnoceny.

2.3.  Dálkové vytápění

Dálkové vytápění znamená, že zdroj tepla je umístěn mimo vytápěnou budovu. Tepelná soustava dálkového vytápění obsahuje zařízení, která umožňují nejen teplonosnou látku dopravovat na větší vzdálenost, ale též vhodně upravovat její technické parametry, tj. teplotu a tlak. Základní části dálkového rozvodu tepla jsou znázorněny na obr. 25.

Obr. 25 Princip dálkového vytápění

2.4. Centralizované zásobování teplem (CZT)

Tento pojem má obecnější charakter než pojem dálkové vytápění. Jedná se o tepelnou soustavu, ve které se teplo vyrobené v centrálním zdroji tepla využije nejen pro vytápění objektů, ale také pro přípravu teplé vody, pro provoz vzduchotechnických zařízení nebo pro provoz technologických (výrobních) zařízení

3. Druhy otopných soustav

Otopnou soustavu můžeme definovat jako soubor zařízení, která mění vstupní energii na teplo, toto teplo přenáší do vytápěného prostoru, kde se předává k zajištění požadované vnitřní teploty nebo i pro jiné účely (např. ohřev teplé vody). Otopnou soustavu tvoří následující zařízení: přívod paliva, zdroj tepla, rozvod tepla a odběr tepla.

Přívod paliva je zařízení, které zabezpečuje přívod paliva do zdroje tepla.

Zdroj tepla je zařízení, ve kterém se spaluje palivo a teplo vznikající spalováním paliva se předává teplonosné látce. Zdrojem tepla je například kotel.

Rozvod tepla zajišťuje dodávku tepla a je tvořen potrubním rozvodem a úpravnami parametrů. Potrubní rozvod je zařízení sloužící k přepravě teplonosné látky od zdroje tepla ke spotřebiteli.

Odběr tepla zajišťuje předání tepla z teplonosné látky do vytápěného prostoru. Typickým příkladem zařízení pro odběr tepla jsou otopná tělesa.

3.1. Rozdělení otopných soustav

Otopné soustavy můžeme rozdělit podle několika různých hledisek. Nejdůležitější jsou rozdělení podle:
Druhu teplonosné látky:

• vodní soustavy (teplonosnou látkou je voda)

• parní soustavy (teplonosnou látkou je pára)

• teplovzdušné soustavy (teplonosnou látkou je vzduch)

Způsobu oběhu teplonosné látky (obr. 26):

• oběh samotížný – oběh je způsoben rozdílnou hustotou teplé (ohřáté) a chladné (ochlazené) teplonosné látky a výškovým rozdílem mezi kotlem a otopným tělesem

• oběh nucený – oběh je způsoben strojním zařízením – čerpadlem nebo ventilátorem bez závislosti na změně teplot tekutiny a výškovém rozdílu mezi zdrojem a spotřebičem tepla.

Obr. 26 Otopná soustava se samotížným a nuceným oběhem vody

Teploty vody:

• teplovodní soustavy (teplota vody do 110 °C)

• horkovodní soustavy (teplota vody nad 110 °C)

Tlaku teplonosné látky:

• nízkotlaké (do 0,07 MPa)

• vysokotlaké (nad 0,07 MPa)

• podtlakové (tlak vodní páry je menší než atmosferický)

Způsobu předání tepla do místnosti:

• otopnými tělesy – teplo se předává z otopných těles prouděním vzduchu kolem teplosměnných ploch a sáláním do okolí

• velkoplošnými sálavými plochami – teplo se předává sáláním s otopné plochy umístěné na stěně, stropě či podlaze 

Počtu trubek rozvodu (obr. 27):

• jedna trubka – tzv. jednotrubkové soustavy nemají odděleno potrubí s topnou a vratnou vodou pro jednotlivá otopná tělesa

• dvě trubky – tzv. dvoutrubkové soustavy – mezi kotlem a otopným tělesem je jednou trubkou dopravována voda topná a druhou trubkou voda vratná

Obr. 27 Otopná soustava jednotrubková a dvoutrubková

Umístění ležatého rozvodu (obr. 28):

• se spodním rozvodem – ležatý rozvod je umístěn v nejnižším patře

• s horním rozvodem – ležatý rozvod je umístěn v nejvyšším patře

• s kombinovaným rozvodem – přívodní potrubí je umístěno v nejvyšším patře a vratné potrubí v nejnižším patře

Obr. 28 Umístění ležatých rozvodů otopných soustav

Směru vedení připojovacího potrubí k otopným tělesům (obr. 29):

• horizontální soustava – otopná tělesa umístěná v jednom patře jsou navzájem propojena horizontálně vedeným potrubím

• vertikální soustava – otopná tělesa umístěná ve více patrech jsou navzájem propojena vertikálně (svisle) vedeným potrubím 

Obr. 29 Vertikální a horizontální otopná soustava

Směru proudění teplonosné látky v připojovacím potrubí (obr. 30):

• souproudé provedení - proud v přívodním a vratném potrubí je ve stejném směru

• protiproudé provedení – proud v přívodním a vratném potrubí je v opačném směru

Obr. 30 Proudění v otopných soustavách

Propojení otopné soustavy s atmosférou (obr.31):

• otevřené soustavy – jsou trvale propojeny s atmosférou

• uzavřené soustavy – nejsou trvale propojeny s atmosférou

Obr. 31 Otopná soustava s otevřenou a uzavřenou expanzní nádobou

Uspořádání hlavního rozvodu:

• klasické uspořádání (obr. 32) – větevný rozvod s postupným dělením průtoku do jednotlivých částí rozvodu

• progresivní uspořádání (obr. 33) – centrální stoupačka s rozvaděči v jednotlivých patrech

Obr. 32 Klasické uspořádání otopné soustavy

Obr. 33 Progresivní uspořádání otopné soustavy