Rozvody teplovodních soustav

Tyto soustavy hrají klíčovou roli při přenosu tepelné energie z centrálního zdroje a zajišťují, že teplo je efektivně distribuováno na jednotlivé body spotřeby. Bez spolehlivých a kvalitních rozvodů by bylo obtížné dosáhnout komfortního a účinného vytápění v domovech, kancelářích, nemocnicích a dalších budovách.

Rozvody teplovodních soustav jsou složité sestavy potrubí, ventilů, radiátorů a dalších komponentů, jejichž úkolem je dodávat teplo na místa, kde se využívá. Rozvody se řeší kombinací potrubí, radiátorů a regulačních armatur (ventilů, záklopek nebo termostatických hlavic).

Radiátory slouží k vyvádění tepla z potrubí do prostoru místnosti a regulace toku tepla se zajišťuje pomocí ventilů, záklopek, termostatických hlavic a sběračů. Pro proudění teplé vody po potrubí slouží cirkulační čerpadla a pro ohřev vody často slouží kotel.

Kvalita instalování rozvodů je podmínkou kvalitního a úsporného provozu a je nutné ji brát vždy s ohledem na požadavky zákazníka i znalosti technických možností.

Teplovodní otopné soustavy zajišťují teplo ve většině domácností, což je dáno jejich četnými výhodami, především velkou teplotní kapacitou, snadnou regulací (důležité z hlediska úspor), nicméně i splněním hygienických aspektů. Tuto energii je potřeba od zdroje do cíle přenést co nejefektivněji.

Kromě teplovodních otopných soustav se rozlišují ještě parní a teplovzdušné otopné soustavy.

Potrubní rozvody – obecně

Potrubní rozvody představují technické zařízení, které se skládá z různých trubek. Slouží k dopravě kapalin, plynů a dalších materiálů.

Potrubní rozvody jsou systémy trubek, tlakových vedení a komponentů, používané k distribuci tekutin a plynů do požadované oblasti. Trubky a komponenty, které je tvoří, musejí být pevné, aby mohly unést zatížení nebo vliv vnějšího prostředí.

Potrubní rozvody jsou často používány v potrubních sítích pro distribuci vody, plynu, odpadních vod nebo tepla. Mohou také sloužit k přepravě tekutých a plynných paliv, chemických látek, léků, průmyslových kapalin, mrazáků a podobně.

Potrubní rozvody musí být v souladu se skutečností, aby mohly uspokojit konkrétní účely poskytovatele potrubí. To je důležité pro přesnost a bezpečnost pracovníků a toku tekutiny a plynu v potrubní síti.

Existují různé typy potrubí a komponentů a je třeba je vybrat v závislosti na druhu média, které mají shromažďovat a distribuovat. Potrubní rozvody mohou být rovněž použity pro ovládání pece, kotle a dalších zdrojů tepla.

Potrubí se vyrábí z různých materiálů a je důležité, aby splňovala základní vlastnosti, kterými je ochrana před poškozením, nepropustnost atd. V případě přenosu tepelné energie, musí být potrubí přizpůsobeno tak, aby nedocházelo ke ztrátě přenášeného tepla do okolí.

Potrubí se dělí podle mnohých kritérií, např. podle tlaku (podtlakové, nízkotlakové a vysokotlakové), podle druhu spoje (svařované, šroubované, přírubové, hrdlové, pájené…), podle umístění (vnitřní, vnější, dálkové, tranzitní), podle přepravované látky (vodní, parní, plynové, ropné atd.).

Potrubí teplovodního vytápění

Potrubí teplovodního vytápění jsou speciální trubky, která se používá v teplovodním systému vytápění. Obvykle se jedná o potrubí z ušlechtilé oceli nebo hliníku a může být buď pevné nebo rozdělovací potrubí. Nachází se v interiérech domů nebo komerčních prostorách a vedením tepelných olejů mohou sloužit jako topný systém.

Jsou mnohem účinnější než obvyklé topné systémy a tím, že je potrubí izolované, se zvyšuje účinnost zařízení a snižuje se spotřeba energie. Tato potrubí jsou také často nově instalována v konstrukci, pokud je potřeba změnit design starého systému.

Úkolem potrubí u teplovodního vytápění je cirkulace vody v okruhu zdroj tepla – otopné těleso – zdroj tepla. Potrubí se skládá z ležatého potrubí, stoupacího potrubí a připojovacího potrubí, na které se napojují otopná tělesa.

Základní parametry potrubních rozvodů

U potrubních rozvodů se zkoumá několik základních parametrů.

Základními parametry potrubního rozvodu jsou:

• průměr potrubí,
• materiál,
• tloušťka stěny,
• typ těsnění,
• druh těsnění,
• délka potrubí,
• směr proudění,
• tlak,
• hustota plynu či kapaliny potrubím protékající,
• teplota plynu či kapaliny
• požadovaná orientace potrubí

Tyto parametry by měly být zváženy při výběru a následné instalaci potrubního rozvodu pro konkrétní účel.

Důležité pojmy:

• jmenovitá světlost: Jde o údaj, pro jednotné označování velikosti komponentů. Týká se to především vnitřního a vnějšího průměru, tloušťky stěn, délky trubky či průměru závitu měřeného v závitových ocelových trubkách.
• jmenovitý tlak: Označuje se tak skupina pracovních přetlaků. Jsou odstupňovány podle skupiny pracovních teplot.
• pracovní teplota: Tímto pojmem se označuje maximální dovolená trvalá teplota, která může působit na materiál potrubí.
• montážní teplota: Je to minimální teplota, při které ještě může být s materiálem manipulováno.
• délková roztažnost: Je to jev, při kterém vlivem teploty dochází ke změně délky tělesa. U většiny látek platí, že čím je větší teplota, tím se více rozpínají. To je dáno rychlejším pohybem molekul v nich.
• životnost: Určuje, jak dlouho materiál vydrží.
• odolnost materiálu proti korozi: Je různá. Způsobuje ji působení vody na kovy. Lze ji úpravami omezit, avšak úplně zabránit jí nelze.

Při návrhu potrubních rozvodů je důležité zohlednit těchto několik základních parametrů, které ovlivňují jejich funkčnost a účinnost.

Materiály potrubních rozvodů

Potrubní rozvody jsou rozsáhlé a komplexní soubory hadic, trubek, ventilů a armatur, které se používají v odvětví průmyslu, nemocnic, vrtů, inženýrství a zásobování energií. Jsou zodpovědné za vedení kapalin, plynů, par a jiných látek prostřednictvím potrubí a rozdělujících se soustav.

Potrubí a další komponenty obvykle musí být těžké a schopné vystát vysoké tlaky a extrémní teploty. Používají se různé materiály, aby se zajistila bezpečnost a účinnost rozvodů. Nejčastěji se potrubí vyrábí z hliníku, železa, oceli, mědi, ocelových slitin, skleněných vláken a nerezové oceli.

Hliníkové potrubí je lehké a využívá se tam, kde je potřeba potrubí s nižší hmotností. Je odolné vůči velkým teplotám. Používá se pro sítě HVAC a potrubí na potrubí.

Železné trubky se obvykle používají pro velké rozvody. Jsou silné a odolné vůči tlaku. Můžou být těžší než jiné materiály. Jsou obvykle náchylnější ke korozi.

Měděné potrubí se obvykle používá k distribuci teplé vody a ledové vody. Je lehká, odolná vůči korozi a má schopnost přenášet velké teploty a tlaky.

Ocelové trubky jsou obvykle silné a odolné proti tlaku a teplotě. Používají se ke studeným nebo teplým medovým rozvodům a k odvodňovacímu systému.

Skleněná vlákna jsou méně odolná vůči korozi než kov, avšak jsou lepší pro lehké potrubí.

Nerezové ocelové potrubí je oblíbenou volbou pro potrubí a komponenty, protože je odolné vůči korozi, změnám teploty a odolnosti.

Při výběru vhodného materiálu na konkrétní potrubí je třeba zvážit různé aspekty. Důležité je, aby potrubí mělo dlouhou životnost a zajišťovalo bezpečný provoz.

Při výběru je třeba brát v potaz všechny vlastnosti konkrétního materiálu, provozní podmínky, vedení a montáž rozvodů, uvedení do provozu, záruční podmínky atd.

Ocelové potrubí

Rozšířené je ocelové potrubí. Pro tyto účely lze použít černé trubky bez povrchové úpravy. Pro větší průměry jsou volené hladké bezešvé trubky. Ke spojení potrubí z tohoto materiálu dochází svařováním plamenem či elektrickým obloukem.

Výhodami ocelových potrubních rozvodů jsou především dobré mechanické vlastnosti, nízká teplotní délková roztažnost. Nevýhodou oceli je nízká odolnost proti korozi.

Potrubí z mědi

Potrubí z mědi patří mezi nejoblíbenější materiály pro potrubní systémy v domácnostech. Používá se nejen k rozvodu teplé a studené vody, odpadních vod, butan-propanových plynech, nicméně také k využití jako železné potrubí.

Je velmi odolné a také trvanlivé, navíc má nízkou elektrickou a tepelnou vodivost. Je to materiál s vysokou odolností proti korozi, takže je vhodný i do podmáčených oblastí, kde korozi způsobuje voda. Proto je v mnoha situacích často vybíraným materiálem pro výstavbu a opravy potrubí.

Dalším příkladem jsou oblasti s vysokými požadavky na ekologii a zdravotní nezávadnost, kde se také může více ocenit. Navíc má velice šikovný a přesný montážní systém, ve kterém je možné namontovat díly pro trubky pomocí těsnění nebo těsnících destiček. Celkově je to také cenově dostupný materiál, takže si toto potrubí může dovolit i majitel malé domácnosti.

Měděné trubky se vyrábí podle německé normy, která garantuje rozměr, tloušťku stěn, kvalitu použitého materiálu a pevnost v tahu. Potrubí z mědi se rozlišuje na měkké, poloměkké a tvrdé. Měděné trubky mohou mít povrch holý, oplášťovaný PVC a předizolovaný. Spojit je lze šroubením, lisováním či kapilárním pájením.

Z dalších výhod to je velká pevnost, menší tlaková ztráta (to je dáno tím, že vnitřní strany měděných trubek jsou hladší než u ocelových trubek) a možnost použití malých tlouštěk stěn potrubí.

Nevýhodou je větší teplotní délková roztažnost, a to až o cca 40 % oproti oceli. Na druhou stranu je mnohem menší než u plastových trubek.

Ochrana kovového potrubí proti korozi

V kovových potrubích se tvoří koroze. Vzniká přítomností kyslíku v otopné vodě. Koroze je buď povrchová či bodová. Korozi lze omezit dodržením pH otopné vody a dodržením maximálních rychlostí proudění otopné vody v potrubí.

Ochrana kovového potrubí proti korozi se často řeší kompletním nátěrem potrubí. Takové nátěry se obvykle skládají z následujících kroků: napařovací přípravka, mechanická odmašťovací přípravka, akrylátový nátěr nebo bitumenový nátěr. Hlavním cílem těchto nátěrů je obalit kovové potrubí tenkou vrstvou protikorozního materiálu, aby chránilo kovový substrát před vodou a tím omezit korozi.

Existuje i způsob napuštění potrubí specifickou chladicí zkapalnělou směsí, která může také chránit proti korozi. Další běžnou technikou chránící potrubí proti korozi je oplechování. Tato technika je vhodná pro potrubí, které pracuje za teploty nad 100 °C. Plech lze nainstalovat přímo na potrubí.

Pro potrubí, která pracují pod 100 °C, lze také použít vrstvu ochranného pláště. Výhody této techniky jsou její jednoduchost a nízké náklady.

Plastová potrubí

Plastová potrubí se většinou vyrábí z polyethylenu (PE) nebo polypropylenu (PP). Tyto plasty se vyrábí různými technologiemi, které zajišťují pevnost a odolnost potrubí třeba proti teplu nebo rozpouštědlům.

Potrubí lze také vyrobit z kompozitních materiálů jako polyuretanu nebo polyvinylchloridu (PVC). Tyto materiály jsou obvykle robustnější a mají mnohem lepší chemickou odolnost, než běžně používané polyethylen a polypropylen. Pokud je potřeba se rozhodnout mezi polyethylenem a polypropylenem, obvykle je rozhodující místo, kde bude potrubí použito.

Polyethylen je levný a je často používán v potrubí pro vodu. Polypropylen je však odolnější a je obvykle vhodný do aplikací, kde se potřebuje dodržet vyšší tepelnou a chemickou odolnost. Kromě toho lze také využít mnoho dalších typů plastových potrubí. Specializovaná potrubí mohou být v dnešní době vyráběna z různých druhů materiálů a jsou určena pro speciální aplikace.

Například, lékařská potrubí jsou vyráběna z PVC, které je vysoce odolné proti agresivním chemikáliím. Další typy potrubí jsou vyrobena z nylonu, který je velmi trvanlivý a odolný.

Použití plastů u potrubí je omezené tlakem, teplotou, životností a bezpečností. Na potrubí nelze použít všechny druhy plastů. Výhodami plastového potrubí je menší hydraulická ztráta, lehkost potrubí a odolnost vůči korozi. Plastové potrubí se snadněji a rychleji montuje, a to svařováním natupo nebo mechanickými spojkami.

Nevýhodou je vysoká teplotní délková roztažnost, nižší tlaková odolnost a difúze kyslíku stěnami potrubí.

Hodí se nejlépe pro hvězdicové otopné soustavy. U nich je ocelové rozvodové potrubí nevhodné. Plastové potrubí se nepoužívá u klasických otopných soustav.

Některé konkrétní plasty používané na výrobu potrubí:

• chlorované PVC: Vyrábí se v různých variantách a je až do 120 °C. Při jeho koupi je nutné rovnou pořídit i tvarovky od stejného výrobce. Jiné by nepasovaly.
• vrstvená potrubí s kovovou vložkou: Je s hliníkem, který chrání otopnou soustav proti difúzi kyslíku. Nevýhodou je vyšší cena.
• PVDF (polyvinyliden­fluorid): Má vysokou odolnost až do 140 °C, dobře se zpracovává a nestárne tak rychle. Výhodou jsou i dobré mechanické vlastnosti. Je však dražší.
• polybuten
• statický polypropylen

Potrubí z více vrstvených materiálů

Potrubí z vícevrstvých materiálů je obecně konstruováno ze dvou nebo více různých materiálů, které jsou od sebe oddělené vrstvami. Tyto materiály mohou být stejné nebo různé. Každý materiál se používá k dodání specifických funkcí potrubí. Některé kombinace materiálů fungují lépe ve směsi, než kdyby se každý materiál použil samostatně.

Některé materiály se sdružují dohromady, aby vytvořily kompozitní potrubí. Kompozitní potrubí se obvykle používá k odvádění tepla, zatímco obalové potrubí je navrženo k poskytnutí tlakové hmotnosti nebo izolačních vlastností.

Existuje více variant těchto potrubí:

• dvouvrstvá trubka: vnitřní vrstva z uhlíkové oceli a vnější z plastu či vnitřní vrstva z plastu a vnější z kovové folie
• třívrstvá trubka: většinou vnitřní vrstva z plastu, střední ze svařované hliníkové trubky a vnější vrstva z plastu (ochranná funkce)

Potrubí z vícevrstvých materiálů se používá v široké škále aplikací, včetně topení, větrání, klimatizace, potrubí pro vodu a odvádění odpadních vod.