TacoFlow3 Surface: Hydraulické vyváženie v novom poňatí – pre tichšie veľkoplošné vykurovanie s nižšou spotrebou energie

Pri podlahovom vykurovaní je obehové čerpadlo kľúčové pre efektívnu, tichú prevádzku a príjemné rozloženie tepla. Dimosthenis Rizos, produktový manažér v spoločnosti Taconova, v rozhovore vysvetľuje, prečo bolo na čase prehodnotiť princíp obehového čerpadla – a ako TacoFlow3 Surface, vyrábaný v juhočeskom Boršove a vyvinutý špeciálne pre aplikáciu v podlahovom vykurovaní, pracuje ticho, efektívne a uľahčuje každodennú prácu inštalatérom.

Veľkoplošné vykurovanie predstavuje pre obehové čerpadlá zvláštnu výzvu: nízke teploty na prívode, mnoho vykurovacích okruhov, dlhá prevádzková doba a čo možno najrovnomernejšie a najtichšie rozloženie tepla. Čo musí čerpadlo dokázať, aby to všetko spoľahlivo splnilo?

Podlahové vykurovanie robí hydraulické vyváženie obzvlášť náročným predovšetkým kvôli svojej komplexnosti. Primárnym cieľom je vždy priviesť jednotlivým zónam správne množstvo tepla a pritom dosiahnuť optimálny teplotný spád medzi prívodom a spiatočkou 5–7 Kelvinov.

Rozdielne dlhé vykurovacie okruhy vytvárajú rozdielne tlakové straty, ktoré sa spravidla vyrovnávajú pomocou vyvažovacích ventilov TopMeter v rozdeľovačoch vykurovacích okruhov. Ak je dopravná výška obehového čerpadla pri dlhom vykurovacom okruhu príliš nízka, nie je transportovaných dostatok tepla a obytná miestnosť zostáva chladná. Ak je naopak dopravná výška príliš vysoká, vznikajú na ventiloch obťažujúce rušivé zvuky, miestnosť je prekurovaná a teploty spiatočky nie sú dodržané. Obehové čerpadlo musí preto spoľahlivo a trvalo zaistiť optimálny prietok, ktorý systém ani nepreťaží, ani nepoddimenzuje.

Okrem toho by sa obehové čerpadlo malo dať dobre začleniť nielen do novostavieb, ale aj do existujúcich systémov. Musí spolupracovať ako „tímový hráč“ s ostatnými komponentmi. Dosiahnuť to všetko s čo najnižšou spotrebou elektriny je skutočnou výzvou. Dôležitými faktormi sú tiež intuitívna a rýchla montáž a užívateľsky prívetivé nastavenie.

Ako spoločnosť Taconova k týmto výzvam pri vývoji TacoFlow3 Surface pristúpila?

Aby som to vysvetlil, musím najprv urobiť malú exkurziu. Vo vykurovacích systémoch existujú v zásade tri parametre, ktoré určujú hydrauliku a prenos tepla: prietokové množstvo, hydraulický odpor potrubnej siete a diferenčný tlak medzi prívodom a spiatočkou. Pri danom hydraulickom odpore tlačí zvolený diferenčný tlak požadované prietokové množstvo do systému cez odpor okruhov. Prakticky vzaté – a ak pominieme efekt syndrómu nízkeho teplotného spádu (Low-ΔT-Syndrom) – platí: čím vyšší je prietok, tým väčší je prenos tepla. Úlohou obehového čerpadla je aplikovať zvolený diferenčný tlak medzi prívodom a spiatočkou, ktorý stačí na dosiahnutie požadovaného prietoku, ktorý následne prenesie dostatok tepla na dosiahnutie komfortnej teploty v miestnosti. Nakoniec ide o to vybrať správny diferenčný tlak na obehovom čerpadle. Alebo inými slovami: minimálny diferenčný tlak na čerpadle, ktorý ešte stačí na dosiahnutie správneho prietoku.

Štandardné obehové čerpadlá používané v systémoch podlahového vykurovania disponujú tromi prednastavenými stupňami pre konštantný diferenčný tlak (napr. 2,5 m, 3,5 m, 4,5 m). Typicky je zvolený najnižší z týchto stupňov, ktorý ešte vytvára dostatočnú tlakovú diferenciu pre všetky vykurovacie okruhy. Ak je zvolený stupeň konštantnej tlakovej diferencie v jednotlivom vykurovacom okruhu vyšší, než je nutné, je objemový prietok škrtený cez vyvažovacie ventily TopMeter – to znamená, že sa zvyšuje hydraulický odpor. To vytvára požadovaný objemový prietok (pripomeňte si tri parametre zhora: tlak, objemový prietok, odpor). Vďaka škrteniu objemového prietoku v jednotlivom vykurovacom okruhu je dodatočná elektrická energia, ktorú už obehové čerpadlo vynaložilo na vytvorenie tlakovej diferencie, teraz „obetovaná“ ako tlaková strata na ventile, aby sa prietok správne nastavil. To vedie k plytvaniu energiou a zvyšuje riziko vzniku hluku.

Pri vývoji našej najnovšej generácie čerpadiel sme sa pýtali: Čo keby obehové čerpadlo malo viac ako tri stupne pre konštantný diferenčný tlak? A čo keby mal inštalatér možnosť plynule meniť hodnotu pre konštantný diferenčný tlak priamo na obehovom čerpadle a výsledný prietok v reálnom čase odčítať na každom ventile TopMeter? To by umožnilo nastaviť diferenčný tlak presne na správnu úroveň, bez nutnosti škrtenia, čo by viedlo k nižším tlakovým stratám a v konečnom dôsledku k menšiemu plytvaniu elektrinou a tichšej prevádzke.

A ako to s TacoFlow3 Surface dosahujete?

S TacoFlow3 Surface ponúkame inštalatérom efektívnu alternatívu: pomocou plynulej regulácie konštantného tlaku sa priamo na obehovom čerpadle nastaví optimálny diferenčný tlak. Pritom sa diferenčný tlak prispôsobí najdlhšiemu vykurovaciemu okruhu, teda tomu s najvyšším odporom. Tak je zaistené, že sa na dosiahnutie požadovaného prietoku spotrebuje čo najmenej energie. Je to ako pri riadení auta: keď ideme príliš rýchlo, najskôr uberieme plyn, než začneme brzdiť. Presne to robí TacoFlow3 Surface. Už nie sme zároveň na plyne aj na brzde. Tak eliminujeme nielen zbytočnú spotrebu energie, ale aj nepríjemné rušivé zvuky v systéme. Výsledkom je tichá, optimalizovaná prevádzka a až 40 % úspory energie.

To znie ako iný postup, než na aký sú kúrenári zvyknutí. Ako presne prebieha inštalácia a uvedenie do prevádzky?

Naším cieľom pri vývoji čerpadla bolo maximálne zjednodušiť inštalatérom montáž a reguláciu. To začína už dimenzovaním čerpadla: rovnako ako ostatné obehové čerpadlá radu TacoFlow3 disponuje TacoFlow3 Surface pozoruhodne kompaktnou konštrukciou. Práve vedľa rozdeľovačov vykurovacích okruhov v existujúcich budovách je priestor často obmedzený. Tu kompaktný formát ponúka rozhodujúcu výhodu. Pri elektrickom pripojení navyše ponúkame dve možnosti konektorov: pripojenie Plug-and-Play a praktický konektor TacoSmart, ktorý je vhodný najmä pre tesné montážne situácie.

Aj hydraulické vyváženie je prívetivé k inštalatérom. Najprv sa ventily na prívode a spiatočke najdlhšieho vykurovacieho okruhu kompletne otvoria a všetky ostatné vykurovacie okruhy sa zatvoria. Na otvorenom vykurovacom okruhu sa potrebný prietok nereguluje ako obvykle na vyvažovacom ventile, ale priamo na čerpadle. Tak zaistíme, že čerpadlo vyvinie iba taký tlak, aký je nevyhnutný pre najdlhší vykurovací okruh. Potom sa jednotlivé vykurovacie okruhy postupne otvárajú a ako obvykle regulujú na ventile TopMeter. Prietok potom stúpa a pracovný bod sa zodpovedajúcim spôsobom posúva na konštantnej krivke.

Vráťme sa ešte k možnostiam pripojenia: v čom je rozdiel medzi pripojením Plug-and-Play a konektorom TacoSmart?

V celej rodine TacoFlow3 sú k dispozícii dve rôzne možnosti pripojenia: je tu voľba medzi Plug-and-Play alebo konektorom TacoSmart, kompaktnou alternatívou k štandardnému konektoru. Pripojenie Plug&Play je obľúbený štandard pri uvedení do prevádzky, ak vzdialenosť medzi obehovým čerpadlom a zdrojom prúdu nie je vopred známa. S týmto riešením pripojenia sa darí ľahké elektrické prepojenie aj dodatočné práce – návštevy staveniska sa redukujú na minimum. Konektor TacoSmart je naproti tomu koncipovaný tak, aby sedel pevne a optimálne aj v obzvlášť tesných montážnych situáciách. Kábel je možné vďaka aerodynamickému dizajnu konektora položiť do ľubovoľného smeru a ponúka pre jednoduchú inštaláciu rozšírené možnosti pripojenia a maximálnu flexibilitu pri ešte menších nárokoch na priestor.

V akých typoch budov alebo aplikáciách ukazuje TacoFlow3 Surface svoje najväčšie prednosti?

Dovoľte mi to krátko uviesť do súvislostí. TacoFlow3 Surface existuje v dvoch výkonových variantoch: jedna s maximálnou dopravnou výškou 6,0 m (44 W) a druhá s 8,5 m (63 W). Typické pre nové systémy: pri návrhovom tepelnom zaťažení 45 W/m² a teplotnom spáde ΔT=7 K zvládne TacoFlow3 Surface 6.0 m bez námahy najmenej 6 až 8 okruhov podlahového vykurovania. Model 8.5 m zvládne najmenej 10 až 14 okruhov. Presné čísla sa môžu samozrejme líšiť podľa špecifických požiadaviek inštalácie. To robí TacoFlow3 Surface ideálnym pre rodinné domy alebo veľké byty v sanáciách i novostavbách.

Aké funkcie zaisťujú, že čerpadlo pracuje spoľahlivo?

Čerpadlá TacoFlow3 ponúkajú niekoľko chytrých funkcií, ktoré ich robia nielen spoľahlivými a s dlhou životnosťou, ale aj takmer bezúdržbovými. Automatická detekcia vzduchu rozpozná vzduch v systéme a signalizuje to bielym blikajúcim signálom, aby bolo možné príslušne reagovať. Integrovaná antiblokovacia funkcia zaisťuje, že sa čerpadlo bez problémov rozbehne aj po dlhších dobách nečinnosti, ako je letná prestávka.

Samomazné ložiská redukujú opotrebenie a udržujú mechaniku trvalo hladkú. A vďaka dobre viditeľnej LED signalizácii človek okamžite spozná, či všetko beží správne. Tak zostáva čerpadlo po dlhé roky spoľahlivo efektívne.

Obehové čerpadlo je R290-ready a vhodné aj pre tepelné čerpadlá. Akú úlohu hrá TacoFlow3 Surface v kombinácii s touto technológiou?

Naša rodina TacoFlow3 je dôsledne navrhnutá na použitie s ekologickými, horľavými chladivami, ako je R290, a je zodpovedajúcim spôsobom certifikovaná. Rozhodujúci je pritom dizajn obehového čerpadla v kombinácii s výrazne redukovanými teplotami motora. Tak plne spĺňame všetky relevantné požiadavky normy EN 60335-2-40. Kompaktný dizajn obehového čerpadla umožňuje bezpečnú montáž aj vo veľmi stiesnených priestoroch, napríklad priamo v blízkosti kompresorov tepelných čerpadiel s horľavými chladivami triedy A3 (ako je R290).

Kde vidíte ďalší vývoj v technológii čerpadiel pre plošné vykurovacie systémy – napríklad pri automatizácii alebo konektivite?

Som presvedčený, že nástup tepelných čerpadiel v súčasnosti prepisuje pravidlá pre plošné vykurovanie a chladenie. S širokou dostupnosťou tepelných čerpadiel a ich rastúcim etablovaním v rodinných domoch a súkromných domácnostiach je napríklad stropné chladenie teraz možné aj v menších bytových aplikáciách. Plošné vykurovanie sa paralelne vyvíja smerom k využívaniu nižších teplôt, aby sa pomocou modernej technológie čerpadiel dosahovalo stále väčších úspor energie. V praxi ležia teploty prívodu tepelných čerpadiel dnes väčšinou pod 55 °C a nové systémy sa navrhujú s teplotným spádom ΔT<10 K. To je pre plošné vykurovanie optimálne, pretože sa z definície jedná o nízkoteplotné systémy.

Aký dopad má tento vývoj na existujúce systémy a trhy?

Podľa môjho názoru bude synergie medzi tepelnými čerpadlami a plošným chladením a vykurovaním poháňať dekarbonizáciu v obytných priestoroch po celej Európe a z dlhodobého hľadiska aj celosvetovo – najmä vtedy, ak sa porovnateľné požiadavky, ako sú smernice EÚ o ekodizajne, zavedú aj v iných regiónoch. S rastúcim rozšírením tepelných čerpadiel rastie aj potreba špeciálnych komponentov pre tepelné čerpadlá, ako je napríklad nová cirkulačná technológia. Táto potreba v minulosti neexistovala, pretože väčšina vykurovacích systémov bola vybavená kotlami.

Na tomto pozadí musí byť teraz vyvinutá nová technológia obehových čerpadiel, aby sa ďalej posilnila synergie medzi tepelným čerpadlom a plošnými klimatizačnými systémami, najmä v segmente existujúcich objektov. Digitálne nástroje, ktoré zrýchľujú projektovanie a uvedenie do prevádzky jednoduchým a komplexným hydraulickým vyvážením, sú pritom ústredným prístupom. Ku konkrétnym výzvam hydraulického odboru patria predovšetkým dovybavenie „obtiažnych domov“, napríklad starších obytných domov, ktoré boli pôvodne navrhnuté pre kotly s radiátormi, a tiež ochrana systémov s menej hardvérom a senzorikou. K tomu patrí v vykurovacom režime dodržiavanie bezpečných teplôt prívodu a v režime chladenia spoľahlivé zamedzenie kondenzácie.

V budúcnosti už nebude obehové čerpadlo považované za čisto pasívny stroj, ktorý iba čerpá vodu. Skôr sa bude jednať o systém, ktorý je možné naprogramovať tak, že s minimálnym vynaložením energie privedie kedykoľvek správny objemový prietok v správny čas na správne miesto. Obehové čerpadlo budúcnosti je teda inteligentný stroj s aktívnou funkciou hydraulického vyváženia pre plošné vykurovanie, plošné chladiace systémy a nielen tie.

Foto: Taconova Group AG
www.taconova.com

>> Zariaďte si kúpeľňu podľa svojich
predstáv Tu alebo nižšie <<