Bimetal je spojení dvou různých kovových materiálů, které jsou po délce pevně spojené tak, aby se chovaly jako jeden celek. Typicky jde o bimetalový pásek, kde mají oba kovy odlišnou tepelnou roztažnost, takže se při zahřátí prohýbají. Tento zdánlivě jednoduchý efekt se ve stavebnictví a technických instalacích využívá pro spínání, jištění a regulaci teploty v nejrůznějších zařízeních.

Výhodou je, že bimetalový prvek nevyžaduje elektrické napájení pro samotné snímání teploty – reaguje čistě na fyzikální vlastnosti materiálů. Díky tomu je možné vytvořit velmi jednoduché a spolehlivé teplotní spínače a pojistné prvky, které dlouhodobě pracují bez složitého servisu.

Jak bimetal funguje

Základem je rozdílná tepelná roztažnost kovů. Každý kov se při zahřátí roztahuje jinak, a když jsou dva různé kovy pevně spojené v jednom bimetalovém pásku, začne se pásek při změně teploty prohýbat k jedné nebo druhé straně. Tuto deformaci lze využít k ovládání spínacích kontaktů nebo k mechanickému pohybu jiných částí zařízení.

V praxi se bimetal často spojuje s jednoduchou mechanickou západkou, pružinou nebo mikrospínačem, takže při dosažení určité teploty dojde k sepnutí nebo rozepnutí obvodu. Tak vzniká například bimetalový termostat, který zapíná nebo vypíná zdroj tepla, případně aktivuje ochranu proti přehřátí kotle nebo elektrického spotřebiče.

Bimetal v otopných soustavách

Ve vytápění se bimetalové prvky uplatňují zejména v termostatických hlavicích, pojistných termostatech a různých regulačních prvcích. V termostatické hlavici radiátoru může bimetal reagovat na teplotu okolního vzduchu a podle ní regulovat průtok topné vody ventilem. Výsledkem je stabilnější teplota v místnosti a úspornější provoz otopné soustavy.

Bimetal se používá i v kotlových termostatech, které hlídají teplotu vody v kotli nebo v zásobníku. Pokud teplota překročí bezpečnou mez, bimetalový pojistný termostat odpojí hořák nebo topné těleso a zabrání tak přehřátí, poškození zařízení nebo nebezpečné situaci. Podobně mohou bimetalové spínače chránit oběhová čerpadla, ventilátory a další prvky, které nesmí dlouhodobě běžet v přehřátém stavu.

Bimetal v elektroinstalacích a zařízení budov

V oblasti elektroinstalace se bimetalové pásky využívají v jističích, tepelných spouštích a dalších ochranných přístrojích. Jestliže obvodem protéká vyšší proud, než je bezpečné, vodiče i bimetal se zahřívají. Bimetalová část jističe se postupně prohne a uvolní mechanismus, který obvod odpojí. Tím chrání vedení, připojené spotřebiče i samotnou instalaci před přehřátím a požárem.

Podobný princip se používá v některých ventilátorových spínačích, časových spínačích a jednoduchých hlídačích teploty v rozvaděčích, svítidlech nebo technických místnostech. Výhodou je, že bimetalový spínač je kompaktní, nenáročný na údržbu a relativně levný ve srovnání s elektronickými čidly, i když nebývá tak přesný.

Výhody a omezení bimetalových prvků

Hlavní výhodou je jednoduchost. Bimetalové prvky neobsahují složitou elektroniku, reagují přímo na teplotu a jsou odolné vůči rušení, přepětí i výpadkům napájení. Hodí se proto pro pojistné funkce, kde je důležitá spolehlivost a schopnost vypnout zařízení i v případě selhání jiných částí systému.

Na druhou stranu mají bimetalové termostaty a spínače omezenou přesnost a rychlost reakce. Vykazují typickou hysterezi, tedy rozdíl mezi teplotou zapnutí a vypnutí, a nejsou vhodné tam, kde je potřeba velmi jemná regulace teploty. V moderních systémech se proto často kombinují s elektronickými regulátory, které bimetal používají spíše jako záložní ochranu.

Důležitým omezením je také únava materiálu. Po velkém množství cyklů může bimetalový pásek částečně ztrácet původní tvarové vlastnosti, proto je potřeba kvalitní materiál, správné dimenzování a dodržení provozních podmínek, které doporučuje výrobce zařízení.

Na co si dát pozor při použití bimetalu ve stavbě

Při návrhu a montáži zařízení s bimetalovými prvky je nutné zajistit správné umístění a proudění vzduchu. Bimetalové termostaty a čidla nesmí být zakryté nábytkem, těsně u zdroje tepla nebo v průvanu, jinak budou vyhodnocovat teplotu zkresleně. Platí to pro termostatické hlavice radiátorů, pojistné termostaty kotlů i různé ochranné spínače.

Důležité je také dodržet doporučené zapojení v elektroinstalační krabici či rozvaděči, aby bimetal skutečně reagoval na zatížení, které má hlídat. Při rekonstrukcích je vhodné ověřit, zda staré bimetalové jističe a spínače ještě spolehlivě fungují, nebo zda už nejsou na hranici životnosti.

Správně navržený a umístěný bimetalový prvek je tichý, téměř neviditelný pomocník, který ve stavbě kontinuálně hlídá teplotu a chrání zařízení i uživatele, aniž by o tom kdokoli musel přemýšlet.

Článek Bimetal se nejdříve objevil na Stavebniny-365.