Odvzdušňování otopných soustav

Uživatelé otopných těles často kladou otázku, jak je možné, že se vzduch dostává do otopné soustavy, i když je v ní vyšší tlak než v okolním prostředí. Je pro ně vcelku srozumitelné, že k tomu dochází při plnění nebo doplňování soustavy.
Autor článku objasňuje rozpustnost plynů ve vodě a vznik jejich různých forem i při vyšších tlacích. Pro lepší představu lze tuto vlastnost přirovnat k mycí houbě, která je schopna pojmout určité množství vody – obdobně voda „pohlcuje“ rozpuštěné plyny.
Autor přehledně popisuje principy, které pomáhají odstraňovat plyny z otopných soustav, což bývá aktuální zejména po letní odstávce. Proto se doporučuje ponechat během letní odstávky termostatické hlavice téměř plně otevřené, aby vzduch mohl „probublat“ do nejvyšších podlaží domu, kde jsou obvykle instalovány odvzdušňovací ventily. Zavřené hlavice vzduch „uvězní“ v otopných tělesech, což zhoršuje a značně prodlužuje proces odvzdušňování na počátku otopného období.

Recenzent: Vladimír Galád

Úvod

Zavzdušňování uzavřených kapalinových soustav představuje jeden z nejčastějších provozních problémů v oblasti vytápění a chlazení budov. Nejběžnější kapalinou používanou jako teplonosná látka je
voda a ta má schopnost rozpouštět plyny. Ty mohou být rozpuštěny v kapalině nebo od ní mohou být separovány. Forma plynu tak určuje, jaké zařízení pro jejich odvod je nejvhodnější použít. Nejčastějším plynem v otopných soustavách je vzduch, a proto se vžil termín odvzdušňování otopných soustav. Obecně se ale jedná o plyn a správnější termín je tak odplynění.

Plyny v otopné soustavě

Vzduch se do otopné soustavy dostává nejčastěji při napouštění nebo dopouštění teplonosné látky a pronikáním přes netěsnosti ve spojích prvků. Voda díky povrchovému napětí neprojde drobnými netěsnostmi na rozdíl od difuze plynů, a proto spoj může být vodotěsný, ale nemusí být plynotěsný. Dalším zdrojem vzduchu je difuze kyslíku přes samotný materiál prků a potrubí. Proto se používají potrubí s kyslíkovou bariérou, která brání pronikání kyslíku do soustavy. V neposlední řadě může v potrubí vznikat vodík jako produkt reakce vody s kovovým povrchem bez přístupu kyslíku. Další příčinou může být i mikrobiální reakce spojená s tvorbou plynů. Pro prevenci je potřeba používat pouze čisté potrubí a komponenty a provádět proplach systémů před uvedením do provozu.

Vzduch je tvořen objemově ze 78,08 % dusíkem, 20,95 % kyslíkem, 0,93 % argonem a z 0,04 % ostatními plyny. Z toho důvodu se ve vodě vyskytuje nejvíce dusík. Dusík je inertní (netečný) plyn. S kovy v otopné soustavě chemicky nereaguje, proto v ní zůstává trvale, uvolňuje se z vody do podoby bublin a hromadí se v nejvyšších částech soustavy.

Schopnost vody rozpouštět plyny závisí na její teplotě a tlaku, což popisuje Henryho zákon. Platí, že rozpustnost plynů klesá s rostoucí teplotou a snižujícím se tlakem. Z toho lze tedy odvodit, že v částech soustavy s nejvyšší teplotou a nízkým tlakem dochází k uvolňování plynů z kapaliny. Naopak v místech s nízkou teplotou a vysokým tlakem se plyn v soustavě rozpouští.

To znamená, že neupravená voda plněná do soustavy při atmosférickém tlaku a pokojové teplotě obsahuje rozpuštěný vzduch. Jakmile je soustava uvedena do provozu a voda se zahřeje, nastane výrazné uvolňování vzduchu.

Typická otopná soustava při plnění obsahuje 14,8 ml·l^–1 dusíku a 7,8 ml·l^–1 kyslíku. Během provozu při zahřívání systému až na 70 °C klesne obsah dusíku na 11 ml·l^–1 a kyslíku pod 0,07 ml·l–1 [1].

Kyslík je vysoce reaktivní prvek, a pokud se dostane do otopné soustavy, začne okamžitě chemicky reagovat s ocelovými komponenty (výměníky, potrubí, deskové radiátory). V řádu hodin až maximálně dnů se téměř veškerý volný kyslík spotřebuje v chemických reakcích.

Korozní reakce ocelových potrubí lze zjednodušeně popsat:
4Fe + 3O₂ + 2H₂O → 2(Fe₂O₃ · H₂O) (rez)

Kyslík rozpuštěný ve vodě reaguje s ocelovými a litinovými povrchy za vzniku oxidů železa (rzi) a magnetitu, což vede k tvorbě kalu, zanášení armatur a postupné degradaci komponent.

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂
Při reakci železa s kyselinou (kyselá voda) vzniká vodík.

Přítomnost nerozpuštěného vzduchu v soustavě se projevuje nejčastěji snížením tepelného výkonu otopných ploch, kdy vzduchová kapsa v horní části tělesa nebo smyčky podlahového vytápění blokuje proudění teplonosné látky a vytváří tepelně izolační vrstvu. To se projevuje především v době nízkých teplot, kdy je chybějící výkon tělesa více znatelný. Vzduchové kapsy v částech soustavy ale mohou vést k přerušení cirkulace v dané větvi a připojená otopná tělesa mohou přestat správně fungovat.
Dalším projevem je zvýšená hlučnost soustavy, kdy pohyb vzduchových bublin potrubím a jejich průchod armaturami vyvolávají různé typy bublavých zvuků.

Fyzikální principy odstraňování vzduchu a plynů

Z hlediska fyzikálního principu lze metody odvzdušňování rozdělit do dvou základních skupin podle toho, zda odstraňují volný vzduch nebo plyn rozpuštěný ve vodě.

Odstranění volného vzduchu

Volné vzduchové bubliny mají tendenci stoupat vzhůru vlivem rozdílu hustot a hromadit se v nejvyšších bodech soustavy nebo v místech se sníženou rychlostí proudění. Odstranění volného vzduchu je relativně jednoduché. Stačí umístit odvzdušňovací zařízení (ventil, armaturu) do míst, kde se bubliny přirozeně shromažďují, a umožnit jejich únik z uzavřené soustavy do atmosféry.

Odvod rozpuštěných plynů

Odstranění plynu, který je ve vodě rozpuštěn, je fyzikálně náročnější, protože vyžaduje překročení meze rozpustnosti, tedy buď snížení tlaku, zvýšení teploty, nebo kombinaci obou řešení. V praxi se využívá nejčastěji princip termického a podtlakového odplynění. Při termickém odplynění se využívá skutečnosti, že rozpustnost plynů ve vodě klesá s rostoucí teplotou. Probíhá v nejteplejších místech soustavy (výstup ze zdroje tepla) a je podporováno vhodným umístěním separátorů mikrobublin do těchto míst. Mechanické separátory pouze zachycují bubliny, které se v daném místě již vyloučily. Pokud ale koncentrace rozpuštěného plynu nepřekračuje mez nasycení, separátor nemá co zachytit.

Podtlakové odplynění naproti tomu funguje na principu snížení tlaku části oběhové vody odebrané ze soustavy až na úroveň blízkou vakuu ve speciální nádobě mimo hlavní část soustavy. Při tomto tlakovém poklesu se z vody uvolní i plyny, které by za normálního provozu zůstaly rozpuštěné, a jsou odvedeny do atmosféry. Odplyněná voda se poté vrací do soustavy, kde je schopná znovu pojmout plyny z jiných míst systému.

Podtlakové odplynění je z fyzikálního hlediska jediná metoda schopná účinně snížit celkový obsah rozpuštěného plynu v celém objemu soustavy. Zároveň tento proces může probíhat v různých místech soustavy.

Technické řešení odvodu plynu

Manuální odvzdušňovací ventily představují jednoduchá zařízení, která slouží k odvodu vzduchu. Ovládání je manuální pomocí otočení čepičkou, speciálním klíčkem nebo šroubovákem a umožňuje odvést vzduch z určitých míst nebo prvků – typicky z otopných těles nebo z akumulačních míst na potrubí. Po tom, co přestane unikat vzduch a začne vytékat voda, ventil se uzavře. Ventil nemá žádné pohyblivé části náchylné k zanesení, a je tak velmi spolehlivý, avšak vyžaduje manuální obsluhu.

Automatické odvzdušňovací ventily odstraňují potřebu pravidelné manuální obsluhy odvzdušňovacího ventilu. Nejběžnější je plovákový princip, kdy je plastový nebo kovový plovák v kontaktu s hladi-
nou vody v tělese ventilu. Pokud se v horní části nahromadí vzduch, plovák klesá, otevírá jehlový uzávěr a vzduch unikne do atmosféry. Po odvodu vzduchu plovák stoupá a ventil se uzavře.

Modernější varianta automatického ventilu využívá hygroskopické disky nebo ucpávky, které změnou svého objemu v závislosti na vlhkosti automaticky regulují otevření ventilu.

Z konstrukční praxe je vhodné zmínit dvě doplňková opatření, která se u kvalitních automatických ventilů standardně používají. Jde o zpětnou klapku (zpětný ventil), která umožňuje demontáž a údržbu ventilu bez nutnosti vypustit celý rozvod, a o bezpečnostní uzávěr typu aquastop, který v případě ztráty těsnosti vnitřního těsnění (např. vlivem znečištění) automaticky zabrání úniku vody ze soustavy.

Automatické ventily je třeba umisťovat do nejvyšších bodů soustavy. Zároveň by proudění vody mělo umožnit zachycení větších vzduchových bublin díky nízké rychlosti proudění teplonosné látky. Při
nevhodném umístění (například v místě změny směru proudění) může být účinnost odvádění vzduchu nízká. S ohledem na životnost těsnění je vhodná jejich pravidelná kontrola, zejména u soustav s vyšším obsahem nečistot nebo agresivní vodou. Mezi nejčastější poruchy patří úniky vody zejména u starších a méně kvalitních výrobků. Vlivem nečistot a zanedbané údržby se však problém může objevit i u novějších typů.

Separátory mikrobublin využívají zpomalení proudění teplonosné látky ve zvětšeném průřezu separátoru, čímž se snižuje rychlost proudění a usnadňuje vylučování volných bublin z proudu vody.

Uvnitř tělesa odlučovače bývá instalována zachycovací plocha s velkým povrchem (lamely, spirálová vložka, kovová vlákna), na které se mikrobubliny zachytávají a spojují do větších bublin, a následně stoupají k automatickému odvzdušňovacímu ventilu v horní části zařízení.

Vyšší účinnosti separace lze dosáhnout i odstředivým (cyklonovým) principem, kdy je vodě udělen rotační pohyb a vzduchové bubliny jsou díky nižší hustotě vytlačovány do středu rotujícího proudu, odkud jsou odváděny ven. Mnoho moderních separátorů kombinuje funkci odvzdušňovacího ventilu a odlučovače kalu (magnetického či mechanického) v jednom zařízení.

Optimální umístění separátoru je v nejteplejším místě primárního okruhu (typicky bezprostředně za zdrojem tepla) a v blízkosti sání oběhového čerpadla, kde nižší tlak a vyšší teplota podporují vylučování plynu z teplonosné látky.

U dnešních běžných nízkoteplotních soustav je separátor mikrobublin vhodný orientačně do statické výšky přibližně 8 m nad separátorem. Pokud je soustava vyšší, kvůli vyššímu statickému tlaku zůstávají plyny rozpuštěné ve vodě a jejich odvod separátorem není efektivní.

Podtlakový odplyňovací automat je vhodný pro soustavy, u nichž je nutné dosáhnout skutečně nízké koncentrace rozpuštěného plynu v celém objemu vody. Jde typicky o velké teplovodní soustavy, soustavy se zvýšenou statickou výškou, nebo naopak soustavy s malou statickou výškou, kde ale termické nebo jiné odplynění nestačí. Tato zařízení odebírají část oběhové vody, vedou ji do samostatné nádoby, kde poměrech v jednotlivých částech systému.

Řada evropských výrobců nabízí kombinovaná zařízení spojující funkci udržování tlaku, automatického doplňování a podtlakového odplynění v jednom hydraulickém modulu s elektronickým řízením. Tato řešení se uplatňují zejména u centrálních zdrojů tepla, větších bytových domů a průmyslových tepelných soustav.

Závěr

Odvzdušnění a odplynění otopné soustavy je technicky i normativně dobře zpracovaná oblast [5], která však v praxi často zůstává neřešena. Manuální a automatické odvzdušňovací ventily dokáží efektivně odstranit volný vzduch nahromaděný v nejvyšších bodech soustavy.

Odstranění rozpuštěného plynu je fyzikálně náročnější a vyžaduje specializovaná zařízení v závislosti na vlastnostech teplonosné látky a soustav. Použity mohou být separátory mikrobublin nebo podtlakové odplyňovací automaty.

Nejúčinnější přístup však spočívá v prevenci. Dodržování technologické kázně při realizaci a uvádění soustavy do provozu výrazně snižuje množství vzduchu, který je třeba následně odstraňovat. Správný výběr a umístění odvzdušňovacích a odplyňovacích zařízení pak zajistí spolehlivý provoz po celou dobu životnosti soustavy.

Literatura

[1] IMI Hydronic Engineering. Manuel Air & Boues – IMI Pneumatex: maintien de pression et qualité de l'eau. Online. Tremblay-en-France: IMI Hydronic Engineering, 2024. Dostupné z:https://xpair.cmail19.com/t/n/t-l-ca07f44e7b7c11f1aeb95c8e08df-2758-l-r-r-l/. [citováno 2026-07-01].
[2] Caleffi. Automatický hygroskopický odvzdušňovací ventil pro radiátory. Online. Dostupné z: https://www.caleffi.com/cs-cz/automatick%C3%BD-hygroskopick%C3%BD-odvzdu%C5%A1C588ovac%C3%AD-ventil-pro-radi%C3%A1tory-5080-caleffi-508011 [citováno 2026-07-01].
[3] Caleffi. Discal, odvzdušňovač. Online. Dostupné z: https://www.caleffi.com/cs-cz/odvzdu%C5%A1%C5%88ova%C4%8D551-caleffi-551005 [citováno 2026-07-01]
[4] Reflex-Winkelmann. Odplyňování nástřikem do vakua. Online. Dostupné z: https://xom-web.reflex.de/xom-rest/assets/d5c68b60-db83–4a07-a86b-42b12f3b220c/content?locale=cs [citováno 202606-28].
[5] ČSN EN 14336. Tepelné soustavy v budovách – Montáž a přejímka teplovodních tepelných soustav. 2025–11. Praha: Česká agentura pro standardizaci.

Recenzent: Ing. Vladimír Galád, autorizovaný inženýr pro techniku prostředí, samostatný projektant, Praha; člen redakční rady Topenářství instalace

---

Deaeration of Heating Systems

Users of heating units often ask how it is possible for air to get into a heating system even though the pressure inside it is higher than in the surrounding environment. It is fairly understandable to them that this happens when the system is filled or topped up.
The author explains the solubility of gases in water and the formation of their various forms even at elevated pressures. For a better idea, this property can be likened to a cleaning sponge, which is able to take up a certain amount of water – similarly, water "absorbs" dissolved gases.
The author gives a clear overview of the principles that help remove gases from heating systems, which tends to be relevant especially after the summer shutdown. It is therefore recommended to leave the thermostatic heads almost fully open during the summer shutdown, so that air can "bubble up" to the highest floors of the building, where the air vents are usually installed. Closed heads "trap" the air in the heating units, which worsens and considerably prolongs the deaeration process at the start of the heating season.

Keywords: deaeration, degassing, heating systems, dissolved gases, air venting, microbubble separator, vacuum degassing, corrosion, Henry's law.