Revizní technik kontra funkčnost provozních termostatů elektrických ohřívačů vody

Revizní technik kontra funkčnost provozních termostatů elektrických ohřívačů vody

Milan Zkoutajan,
revizní technik a projektant elektro

Domnívám se, že odborná diskuse o problematice provozní spolehlivosti termostatů používaných u elektrických ohřívačů vody by měla být širší. Z technického hlediska je nutné odmítnout názor Ing. Jaroslava Melena, který selhání termostatu spojuje s kontrolou revizním technikem (viz ELEKTRO 6/02; str. 21). Ve zkušebně lze poměrně jednoduše prokázat, že nyní funkční kontakty se během několika minut stanou nefunkčními. Příčinou je výboj na kontaktech. Vlastní výboj je produktem dynamického jevu reprezentujícího přechodový děj v době sepnutí nebo rozepnutí zátěže. Přechodový děj může vše změnit. Proto je od soudního znalce trochu neseriózní konstatování, že by nechtěl být v kůži revizního technika, který naposled vykonával revizi stavu elektrického zařízení v postiženém hotelu, na něhož si náhodou vzpomene bystrý vyšetřovatel. Toto konstatování jsem nazval neseriózním z toho důvodu, že soudní znalec děsí revizního technika „bystrostí“ vyšetřovatele. Vyšetřovatel, stejně jako soudní znalec nebo revizní technik, musí vycházet pouze z fyzikálních zákonů a jejich aplikace. Jiná verze není možná. Bystrost vyšetřovatele patří do kolonky lidský činitel, který nemá v dané problematice co dělat. Podstatně výhodnější je vyloučení bystrosti vyšetřovatele analýzou výsledků z naznačených měření ve zkušebně, která s vysokou pravděpodobností prokáže nemožnost snížení rizika „spečením“ kontaktů. (Tím však není řečeno, že se termostat nemusí zkoušet. Text má pouze naznačit, že preventivní či provozní zkouška termostatu technicky nevylučují následnou možnost havárie způsobenou selháním termostatu).

Je pochopitelné, že spojením provozního a bezpečnostního termostatu dojde ke snížení rizika selhání, ale v žádném případě není vyloučena ani porucha dvojice termostatu.

Porovnám-li si počet zapnutí a vypnutí provozního termostatu vůči době mezi revizemi, musím konstatovat, že provozní zkouška termostatu revizním technikem nevylučuje riziko vzniku výbuchu ohřívače.

Zcela jiná je situace u pojistného ventilu. Jestliže je přetlakový ventil funkční, automaticky vylučuje riziko výbuchu i v případě poruchy provozního termostatu, popř. i termostatu bezpečnostního. Kontrola funkčnosti pojišťovacího ventilu ale nespadá do kontrol vykonávaných revizním technikem elektro.

Poněkud nepřehledný je stav ve výkladu mechanismu přenosu tepla. V ohřívači vody (je-li aktivní) je těleso teplejší než okolní voda – dochází k přenosu tepla z teplejšího objektu na studenější. K přenosu tepla dochází pomocí tzv. konvekce neboli proudění. Když je voda od tělesa ohřívána, roztahuje se a začíná mít menší hustotu a stoupá vzhůru. Chladnější (hustější) voda klesá, aby vyplnila místo po vodě teplejší. Tím vznikne konvekční proud, umožňující přenos tepla z tělesa na vodu. Má-li být ve vodě umístěný termostat funkční, je nutné zajistit přenos tepla z vody na termostat. V daném případě nejde o přenos tepla konvekcí, ale kondukcí (vedením). Podstatné pro analýzu problému je to, že rychlosti přenosu tepla konvekcí a kondukcí jsou rozdílné. Nesoulad v přenosových rychlostech tepla způsobí to, že voda je podstatně rychleji ohřívána oproti přenosu informace o její teplotě na termostat. Nelze ani vyloučit, že v těsné blízkosti tělesa se voda přehřeje natolik, že se mění v páru (což velmi narušuje přenos tepelné energie z tělesa do vody). Se změnou skupenství se mění tlak, což také ovlivňuje teplotu vody. Nelze tedy vyloučit i stav, kdy termostat nevypne proto, že existuje nesoulad mezi přenosem tepla těleso – voda a voda – termostat. I v tomto případě je kontrola provozní spolehlivosti revizním technikem vzhledem k riziku výbuchu bezpředmětná.

Velmi významnou pomůckou k ustálení stavu a omezení rizika nesouladu tepla těleso – termostat je přerušení dodávky elektrické energie (noční sazba – viz referát JUDr. Urbana v čas. ELEKTRO 6/02; str. 19). Pokud je těleso bez dodávky elektrické energie, v jeho okolí dojde k „vyrovnání prostředí“ natolik, že po zapnutí probíhá zmíněná konvekce nutná k přenosu tepla z tělesa do vody.

Řešení problému je jednoduché, přesto se nepoužívá
Není nic jednoduššího než použití běžně zapojeného proudového chrániče s vybavovacím proudem 30 mA, u malých ohřívačů 10 mA. Proudový chránič sice slouží k ochraně před nebezpečným dotykovým napětím na neživých částech (samočinné odpojení od zdroje pomocí proudového chrániče), to však není na závadu věci. Principiálně se v řešení problému vychází ze skutečnosti, že vlastní topné těleso v elektrickém ohřívači vody je v podstatě pevná látka, ve které se teplo šíří pomocí vedení (kondukce). Z pohledu tepelné i elektrické vodivosti je mezi neživou a živou částí topného tělesa izolant. V případě překročení určité povrchové teploty topného tělesa, způsobené např. tvorbou páry kolem tělesa, dojde v izolaci ke zvýšenému kmitání atomů (zvýšení teploty), což se mimo jiné projeví zvýšením únikového (svodového) proudu. Na tento nárůst únikového proudu reaguje proudový chránič odpojením tělesa od zdroje elektrické energie.

Mnoho odborníků toto vypínání proudového chrániče hodnotí jako nežádoucí a zbytečné (proto se v technických předpisech objevují zmatené výroky, že např. vše v koupelnách se musí chránit proudovým chráničem kromě elektrického ohřívače vody). Při zkouškách bylo zjištěno, že ke zmíněnému „nežádoucímu“ vypínání dochází při vyšších teplotách vody (tedy v době, kdy je voda ohřátá a je předpoklad vzniku páry v tělese). Proto byl učiněn pokus se zjednodušenou „šířko-pulsní regulací“. Tato regulace je velmi jednoduchá. Je založena na sériovém zapojení časového relé do okruhu provozního termostatu, které přibližně po 40 min ohřevu zařadí asi sedmiminutovou pauzu.

Bylo vyzkoušeno i použití „čistokrevné“ pulsně šířkové regulace, kde navíc bylo dosaženo úspory elektrické energie (asi 7 %).

Dalším řešením, pravděpodobně finančně náročnějším, je využití radiace k přenosu tepla z ohřívané vody na čidlo. Radiace je způsob přenosu tepla z teplejšího místa (voda) na chladnější, kde prostředí nehraje žádnou roli. Radiační energie má podobu elektromagnetických vln – bezkontaktní infrateploměry. Problém podle mého názoru není v revizním technikovi, který nekontroluje provozní stav termostatu, ale ve vlastních konstrukcích některých typů ohřívačů, resp. jejich elektrické výzbroje. Problém revizního technika, popř. projektanta, osobně vidím v tom, že systém ohřívače není chráněn proudovým chráničem.

Nezbývá mi nic jiného, než znovu apelovat na použití systému tzv. Elektrotechniky postavené na důkazech, nikoliv normách či vyšetřovatelích. Soudním znalcům lze doporučit vykonat měření pracovních proudů i proudů únikových např. ve stavu, když je krátkodobě zapnuté těleso mimo vodu. Analýzou získaných výsledků měření je možné zjistit další skutečnosti, které si zasluhují zvláštní článek.