Návrh projektu je inovací přes půl století staré původní myšlenky nezbytnosti zvýšení napětí elektrické sítě v domácnostech při jejich vybavování stále silnějšími elektrickými spotřebiči s vyšším příkonem, kterým již tehdejší stávající elektrická síť 120 V přestávala kapacitně stačit. Tehdy se však šlo cestou zvýšení tzv.
fázového napětí (tedy toho mezi fázovým a pracovním/nulovým vodičem) ze 120 na 220 V, a nikoliv využitím tzv. sdruženého napětí (mezi fázemi, tehdy 210 V, pak 380 V, resp. nově 400 V).

Tato cesta byla velmi zdlouhavá, neboť znamenala nejen výměnu drtivé většiny spotřebičů (jen část z nich – pokud měla vstupní trafo, šla přepnout na vyšší napětí) anebo zakoupení několika transformátorů, ale i úplnou výměnu většiny instalací, která nedostačovala především z důvodů izolačních (skutečné zvýšení napětí ze 120 na 220 V), ale i kapacitních, a byla tehdy vedena většinou ve zdech nebo v oplechovaných instalačních trubkách, takže jejich výměna byla velmi komplikovaná a finančně náročná. Tomu i odpovídala doba, po kterou byla tato změna postupně prováděna (v Praze to trvalo skoro 50 let), a proto se nikomu v současné době do podobné akce nechce – ani výrobcům, ani spotřebitelům, byť současná situace je obdobná jako před 50 lety a stávající instalace opět přestávají kapacitně vyhovovat dále se zvyšujícím příkonům nových spotřebičů (od elektrických kamínek přes automatické pračky a sušičky až k mobilním klimatizacím
či průtokovým ohřívačům vody). Nedávné zvýšení napětí z 220 V na 230 V nutnost radikální změny jen oddálilo, a je proto jen dočasné.

Řešení bez zásahu do instalací

Navrhovaná řešení oproti minulému využívají tzv. sdružené napětí (400 V v Evropě, 200 V v Americe), které je už nyní přivedeno do každého domu až k elektroměru, a jen ho protahují až do spotřebičů. Toto řešení tedy nevyžaduje žádný zásah do stávající instalace a rozvodů před elektroměry, ale jen nenáročnou úpravu rozvodů za nimi, tedy v místnostech. Ty jsou většinou provedeny v instalačních kanálech, lištách či trubkách, takže stačí k současnému třížílovému kabelu jednoduše přidat dvoužílový kabílek nebo ten stávající rovnou vyměnit za pětižílový a případně vyměnit dle potřeby stávající klasické elektrické zásuvky za nově navržené třífázové (obr. 1), které se snadno vejdou i do stávajících elektroinstalačních krabic. Jak návrh náhrady jednofázových rozvodů třífázovými, tak i náhrada jednofázových zásuvek trojfázovými plně respektují platné ČSN pro trojfázové rozvody, které na rozdíl od ČSN pro bytové jednofázové rozvody mimo jiné například neurčují ani maximální počet zásuvek pro každý obvod, ani jejich závaznou podobu. Úpravy spotřebičů buď nejsou potřeba žádné (při využívání napětí 230 V), nebo pro využívání sdruženého napětí 400 V stačí v některých případech jen přepojení vnitřních kontaktů (např. u elektrických trub, bojlerů, vařičů). Do budoucna pak stačí,aby výrobci elektrických spotřebičů využili tuto možnost a vyráběli spotřebiče na obojí napětí 230/400 V s možností přepojení (ostatně většina topných tyčí či varných desek se tak již vyrábí i nyní), což pro ně neznamená žádné náklady navíc, spíše jen úspory (např. menší, levnější a úspornější motory).

Nahrazení jednofázového vedení k stávajícím zásuvkám třífázovým

Velké možnosti úspor elektrické energie jsou ve snížení ztrát v elektrických rozvodech maloodběratelů, kde se podle Joule-Lenzova zákona na ztrátové teplo přeměňuje až kolem 4 % vyrobené elektrické energie. Vyjdeme- li ze vzorce elektrické práce A = R I2 t, tak vidíme, že největší vliv na tvorbu ztrát má právě velikost proudu, neboť ztráty rostou s jeho druhou mocninou. Snížit tento proud (a s ním i ztráty) můžeme především tím, že zvýšíme napětí dle vzorce A = U I t. Velko a středoodběratelé to vědí již dávno, a plně proto využívají velmi vysoké a vysoké napětí. Nyní tedy jde o to, využít tuto skutečnost i v běžných budovách (např. v domácnostech, úřadech, školách, podnicích apod.) a nejít při tom bolestnou a dlouhou cestou dosavadní klasické přeměny jednofázového napětí nejdříve ze 120 V na 220 V a nedávno až na 230 V. Snadno realizovatelnou cestou je zmiňované pouhé prodloužení třífázového rozvodu ve vnitřních rozvodech budov od elektroměrů na chodbě jen o pár metrů až do obytných místností. Napětí mezi fázovými vodiči je 1,73 x vyšší (400 V), tedy na stejný přenášený výkon nám pak stačí 1,73x menší proud, a protože ztráty teplem podle Joule-Lenzova zákona klesají s druhou mocninou proudu, budou 1,732 = 3x nižší při stejném přenášeném výkonu. Zde lze s výhodou využít skutečnosti, že dle platných norem musí každý byt mít nejméně 4 zásuvkové obvody (na každý obvod je možno připojit maximálně 10 zásuvek, přičemž spotřebiče s výkonem nad 2 kW jako pračka, sušička, musí mít vlastní obvod), tedy je nutné od elektroměru na chodbě vést do bytu 4 svazky 3 vodičů (2 pracovní + 1 ochranný, tedy celkem 12 vodičů) minimálního průřezu 2,5 mm2, což je dáno délkou vedení a s ní souvisejícím dovoleným úbytkem napětí a možnostmi jejich chlazení. Pokud bychom ale využili výhod třífázového rozvodu, který bychom navíc zokruhovali (tzv. vedení napájené ze dvou stran), pak by stačil jediný 5 žílový kabel (u třífázového obvodu není maximální počet zásuvek omezen) s vodiči o průřezu jen 1,5 mm2 pro všechny zásuvky (obr. 3). Jen úspory drahé a energeticky náročné mědi a izolace z plastu na tyto rozvody (jen 5 vodičů oproti 12 vodičům) jsou kolem 60 %! Co se komfortu týče, při původním zapojení je v každé místnosti k dispozici pouze max. 3,7 kW možného příkonu a pro celý byt pak 4 x 3,7 = 14,8 kW. To je však pouze teoretická hodnota, protože pak by hlavní jistič musel mít hodnotu 4 x 16 = 64 A a majitel by se nedoplatil na měsíčních platbách za velikost hlavního jističe, takže hlavní jistič mívá s ohledem na soudobost možného zatížení v tomto případě maximálně 25 A, což dovoluje příkon jen 25 x 230 = 5,75 kW. Při navrhovaném zapojení je to ale pro celý byt skoro dvojnásobně více – 11,1 kW oproti 5,75, ale navíc pro každou místnost dokonce 3 krát více možného příkonu (3 x 3,7 = 11,1 kW oproti 3,7 kW)! Další výhodou je, že při případném vypadnutí jističe či proudového chrániče stačí jen zasunout vidlici spotřebiče do jiné zásuvky v místnosti a vše opět funguje, a dokonce ani při přerušení některého z vodičů nedojde díky zokruhování k přerušení dodávky elektřiny. Důležité rovněž je, že zatímco při původním zapojení z těch celkem 12 zásuvkových vodičů prochází proud 8 pracovními vodiči, při navrhovaném třífázovém zapojení prochází stejný proud pouze 3 fázovými vodiči (při symetrické zátěži středním vodičem žádný proud neprochází), a díky zokruhování navíc se vždy rozdělí do dvou vodičů, takže celkové energetické ztráty teplem mohou tak být při srovnatelném příkonu oproti původnímu zapojení až o 50 % nižší. Pro uživatele nejpodstatnější informace – napětí v zásuvkách zůstává i nadále běžných 230 V, neboť vyšší fázové napětí 400 V je jen mezi fázovými vodiči v kabelu, a nikoliv v zásuvce. A mít strach z tohoto vyššího napětí není na místě, protože abychom mohli být zasaženi tímto vyšším napětím, museli bychom nejprve stát na dokonalém izolantu, pak se chytit jedné fáze a pak i druhé fáze, což je v běžném životě zcela nereálné.
Zavedení tohoto rozvodu do praxe u nových staveb a u rekonstrukcí přitom nebrání vůbec nic – do stávajících klasických zásuvek 12 3 4 Ku CH O Ko L 1 Ku CH O Ko L Navrhované rozvody 230/400 V (kabel 5 x 1,5 mm2) Stávající rozvody 230 V (kabel 3 x 2,5 mm2) Obr. 3 Rozvody elektrické energie v běžném bytě 2 + 1 20 TZB HAUSTECHNIK | 4/2019 téma: energie připojíme vždy jen jednu z 3 fází (a pracovní a ochranný vodič) a postupně u dalších zásuvek střídáme fáze. Kabely příslušných menších průřezů (5 x 1,5 mm2) se všude běžně vyrábějí.

Autor: JUDr. Ing. et Ing. Mgr. Petr Měchura
Autor je předním odborníkem v oblasti vytápění, spalování a úspor energií a mj. stojí například za zavedením tzv. kotlíkových dotací

Pokračování příště …