Vytápění plynem patří mezi ekonomicky a ekologicky významné způsoby zajištění tepla a teplé vody a jeho podíl na trhu s bydlením stále stoupá. Vývoj legislativy a ekonomika provozu tlačí investory k nákupům provozně úsporných zařízení pro vytápění a ohřev vody, které svým provozem minimalizují negativní působení na životní prostředí. Plyn přitom lze oprávněně řadit mezi média, kterým patří budoucnost.
Vytápíme dům a byt – II. díl
Plynové vytápění
Například ve Velké Británii již dnes podíl účinných plynových kondenzačních kotlů dosahuje hodnoty téměř 90 % oproti 10 % plynových kotlů klasických. U nás situace není v porovnání s vyspělou Evropou dvakrát růžová – zatímco v Německu je provozováno kolem 70 % plynových kondenzačních kotlů, u nás kondenzační kotle představují pouhých 15 %. Potěšitelné však je, že tento podíl na trhu zatím pomalu, ale nezadržitelně stoupá. Brzy se také dočkáme energetického hodnocení kotlů v podobném duchu, jako se setkáváme s energetickými štítky u domácích spotřebičů. Konstrukce tepelné techniky směřuje k vývoji a provozování vysoce účinných zařízení, mezi kterými své významné místo zaujímají právě kondenzační kotle.
Zdrojem energie pro plynové vytápění může být buď rozvod zemního plynu v dané lokalitě, nebo samostatný zdroj propanu či propan-butanu v podobě samostatného zásobníku, který je třeba doplňovat. Zásobník však zabírá místo na pozemku, omezuje přístup na pozemku v důsledku ochranných zón, představuje další investici. Provoz kotle na propan nebo propan-butan je také ekonomicky náročnější, protože oba tyto plyny jsou dražší než zemní plyn a zavážení zásobníku také něco stojí. Záměna topného média většinou u plynových spotřebičů nebývá problém, obvykle stačí vyměnit trysky.
Plynové vytápění
Návrh odkouření kondenzačního kotle Junkers nezávislého na přívodu vzduchu z místnosti. Vlevo přisávání vzduchu samostatným přívodem přes obvodové zdivo, vpravo s využitím spalinové cesty.
Plynové kotle jsou malé, dobře se obsluhují a jejich umístění v rodinném domku není žádným problémem. Při výběru kotle musíme zvážit, zda bude sloužit pouze k vytápění, nebo i k přípravě teplé vody. Pro ohřev teplé vody je nejrozšířenější a investičně nejlevnější ohřev průtokem přes tepelný výměník zahřívaný plamenem hořáku. Průtokový ohřev není vhodný pro velký odběr, kdy je lepší použít nepřímý ohřev. Investičně jde sice o dražší způsob, ale z provozního hlediska o hospodárnější.
Volbu kotle ovlivní způsob odvodu spalin a stav komínu. Klasický konvenční kotel vyžaduje upravené, tzv. vyvložkované komínové těleso. Pokud není možné využít komínu, je třeba volit kotel s nuceným odtahem spalin, tzv. „turbo“, se speciálním dvojitým nebo trojitým potrubím, určeným pro nasávání vzduchu a odvod spalin, nebo se systémem děleného odkouření. Zatímco dvou- nebo třívrstvé trubky omezují umístění kotle do vzdálenosti maximálně 4 m od obvodového zdiva stavby, systém děleného odkouření využívá dvou samostatných trubek – jedné pro přisávání vzduchu a druhé pro odtah spalin. Tento systém děleného odkouření umožňuje variabilní řešení umístění kotle v budově bez omezující čtyřmetrové délky odtahu spalin.
Technické provedení se řídí normou ČSN 73 4201, která řeší detaily, jako jsou minimální vzdálenost vyústění od okna, vývod vikýřem apod. Turbo provedení kotle je díky uzavřené spalinové komoře, vestavěnému ventilátoru a systému odvodu spalin ve srovnání s kotlem komínového provedení poněkud dražší, rozdíl se většinou pohybuje mezi 20–30 %. Turbo varianta odkouření se totiž volí nejen jako nouzové řešení, kdy starý komín nevyhovuje průřezem, průchodem nebo z hlediska bezpečnosti, ale je také zajímavější z ekonomického hlediska.
Plynové vytápění
Plynové závěsné kotle Ceraclass Excellence (Junkers) byly vyvinuty speciálně pro dosažení nejvyššího komfortu ohřevu teplé vody, ať v kombinované verzi nebo s nepřímo ohřívaným zásobníkem teplé vody.
Na úvodní fotografii je kompaktní plynová stacionární kondenzační jednotka Cerasmart Modul umožňuje tvořit sestavy tří výkonových řad.
Použití turbokotlů však doznalo výrazného omezení. Podle výše citované normy lze provést vyústění přes obvodovou zeď rodinných domů u kotlů s výkonem pouze do 14 kW a jen v technicky odůvodnitelných případech, přičemž se zpřísnily geometrické poměry pro určení polohy vyústění v závislosti na vzdálenosti a poloze oken, výšce vyústění apod. Zpřísnění normy si klade za cíl zajistit dobré hygienické podmínky tak, aby nedocházelo k nasávání spalin do prostoru bydlení, ale také zlepšuje podmínky pro rozptyl emisí a spalin. Protože je většina kotlů počítána na výkony nad 14 kW, je toto omezení použitelnosti turbo-systémů výrazné. Řešením je například vyústění na střechu, ale zde je nutno počítat s výrazně vyššími náklady na úpravu, nebo pořízení spalinové cesty.
Zvolíme-li plynový kotel, můžeme si vybrat mezi konvenčním teplovodním a kondenzačním. Teplovodní kotle mají delší tradici a jsou cenově přijatelnější z hlediska počáteční investice, kondenzační kotel je na pořízení dražší, ekonomicky je však výhodnější z hlediska provozních nákladů. Je zajímavé všimnout si poměru zastoupení jednotlivých typů. U rekonstrukcí se využívá přibližně jen 20 % kondenzačních kotlů (a 80 % tvoří klasické kotle), u novostaveb převažuje 80−90 % kondenzačních kotlů. Jaký je tedy rozdíl mezi konvenčním ohřevem atmosférickým spalováním paliva a principem kondenzačního vytápění?
Konvenční závěsné kotle s teplotou spalin 90 °C až 160 °C a ve většině případů s využitím teplotního spádu 90/70 °C mají svou maximální účinnost stanovenu na 90–93 %, a to podle výrobce a konkrétního produktu. Kotel pracující v systému vytápění s nízkoteplotním spádem 60/40 °C a potřebným minimálním teplotním spádem systému 20 °C, kde je vedlejším produktem kondenzát vznikající z ochlazení spalin až na 40 °C, vykazuje maximální relativní účinnost až 109 %. Porovnáme-li oba kotle, zjistíme rozdíly v účinnosti až 15 %. Proč?
Kondenzační kotle se vyznačují vyšším výkonem, protože využívají navíc tzv. latentní teplo – teplo odcházejících spalin, takže jejich účinnost je vyšší než sto procent. Použití kondenzačního kotle je výhodné v kombinaci se systémem vytápění, pracujícím v nízkoteplotním spádovém režimu (například s podlahovým vytápěním). Optimální využití energie přitom zajistí kvalitní regulační systém vytápění.
Plynové vytápění
Pro výpočet účinnosti kondenzačního kotle se vychází z výhřevnosti zemního plynu (jejíž hodnota je udávána jako 100 %), navýšené o 11 % kondenzačního tepla.
Význam a využití kondenzační techniky roste díky možnostem provozních úspor. Často se setkáváme s mylnou představou, že pro použití kvalitního kondenzačního kotle potřebujeme špičkově nadimenzovanou otopnou soustavu, abychom dosáhli slíbeného efektu relativní účinnosti až 109 %. Na úkor ztrát horší otopné soustavy se v kombinaci s kondenzačním kotlem můžeme dostat také třeba „jen“ na 100 % celkové účinnosti, ale musíme si uvědomit, že i tato hodnota je vynikající v celé řadě případů. Pokud si pořídíme kvalitní kondenzační kotel, můžeme ročně ušetřit 15–25 % nákladů na vytápění. V některých případech, pokud měla stará technika špatnou účinnost, dosáhne úspora dokonce 40 %.
Ačkoli stojí kondenzační kotel proti konvenčnímu o 20–30 % více (srovnáme-li přibližně střední třídu), počáteční investice by se měla do pěti let vrátit. Zákazník by měl požadovat od projektanta ekonomický rozbor včetně návratnosti nového zařízení.
Pro optimální využití kondenzačního kotle je důležité správné nadimenzování otopného systému a zajištění odvodu spalin a kondenzátu. Je třeba volit větší plochu topných těles, z čehož vyplývá, že na zpátečce ze systému bude menší teplota vody než na náběhu v teplotním spádu vyšším než u konvenčních kotlů.
Využitím vzniklého vyššího teplotního spádu můžeme maximálně zhodnotit přednosti kondenzačního kotle. Výměnou starého klasického kotle za nový kotel kondenzační tedy nemusíme dosáhnout vynikajících výsledků, pokud starý otopný systém neumožňuje využít jeho výhod (například kondenzační kotel nasazený na otopný systém s teplotním spádem 90 °C / 70 °C může dosáhnout účinnosti například „jen“ 100 %).
Pak by šlo o investici zbytečně nákladnou, i když se dá říci, že kondenzační kotel spoří vždy. Často lze ale systém upravit tak, aby se účinnost ještě zvýšila například zvýšením objemu vody v systému přidáním tělesa radiátoru (skvělé jsou staré litinové radiátory), nebo instalací podlahového nízkoteplotního vytápění, například do předsíně. Těmito úpravami dosáhneme většího ochlazení otopné vody na zpátečce do kotle.
Důležitou stránkou je volba vhodného odkouření. Kondenzační kotle využívají kvalitní nerezavějící materiály – nerez, sklo, glazovanou keramiku, speciální plastové potrubí atd. Kouřovod musí být vždy opatřen ventilátorem k podpoře výfuku spalin, jelikož z důvodu velmi nízké teploty spalin se fyzikální funkce tahu zhoršuje. Nesmíme zapomenout ani na potřebu odvodu kondenzátu. Kondenzát má hodnotu pH = 4,8 a za hodinu provozu ho kotel vyprodukuje 2,5 – 4,5 litru. Svod kondenzátu z kotle se provádí pomocí potrubí do upravené svodové kanalizace nebo jímky.
Plynové vytápění
Schéma dálkového ovládání vytápěcího systému přes telefon.
Při koupi kotle je důležité zvážit výběr z hlediska způsobu regulace jeho výkonu. Existují dva základní systémové typy regulace výkonu kotle – dvoubodový a plynule regulovatelný. Dvoubodový systém umožňuje pouze dva stavy – vypnuto a zapnuto. Tento systém, používaný zejména u stacionárních kotlů, již téměř vytlačily z trhu závěsné kotle s plynule regulovaným výkonem, které umí výkon spotřebiče regulovat plynule v širokém rozsahu výkonu podle okamžité potřeby tepla (asi tak, jako když v autě přidáváte a ubíráte plyn). Uživatel kotle s plynulou regulací výkonu dokáže pružněji a hlavně ekonomičtěji využít možností těchto spotřebičů.
V poslední době je také stále častějším požadavkem na vytápěcí systém potřeba optimální regulace teploty ve vytápěných prostorách. Aby byla v interiéru udržována zvolená teplota, je třeba řídit provoz kotle v závislosti na čase a požadovaných teplotách.
Prostorové regulátory teploty jsou vhodné pro malé a středně velké byty, měří teplotu v místnosti a porovnávají skutečnou teplotu s teplotou požadovanou. Podle potřeby regulátor ohlašuje řídicí jednotce v kotli, že je nutno zvýšit nebo snížit topný výkon. Ekvitermní, na vnější teplotě závislá, regulace je doporučována pro větší byty a rodinné domy. Obvykle je sledovanou veličinou vnější teplota, podle níž kotel zvyšuje nebo snižuje výkon. Moderní ekvitermní regulátory jsou však schopny zpracovávat i vliv skutečné vnitřní teploty.
Vytápění i režim ohřevu teplé vody je možné ovládat časovými spínacími hodinami. V případě kombinovaných kotlů umožňují efektivně střídat komfortní a energeticky úsporný režim ohřevu teplé vody nebo zajistí ohřev teplé vody v zásobníku.
Plynové vytápění
Plynový závěsný kondenzační kotel Cerapur Acu obsahuje moderní vestavěný vrstvený zásobník o objemu 42 l.
Pro pohodlné ovládání, zvláště pak v případech umístění kotle ve sklepě, na půdě, nebo vzdálené v chodbě, jsou předurčeny jednotky dálkového ovládání. Ovládání je spojeno s ekvitermním regulátorem pomocí kabelu a umisťuje se do přístupné místnosti v bytě či domě. Novinkou je i dálkové ovládání po telefonu. Zařízení je připojeno k pevné lince a přístup je chráněn pomocí PIN kódu. Volat na něj můžeme z pevné linky nebo z mobilního telefonu. Po identifikaci kódem se zvolí požadovaný režim vytápění. Při vypnutí kotle po telefonu přesto stále zůstává zachována ochrana proti mrazu.
U vytápění plynem musíme dbát na výběr kvalitních přístrojů a zařízení a nesmíme zapomínat na jejich pravidelné revize. Plynový spotřebič pro topení a ohřev teplé vody je ve své podstatě zařízení předávající energii, vzniklou spalováním paliva, na vodu či otopné médium. Hlavními součástmi těchto zařízení jsou plynová armatura, tepelný výměník, hořák a řídicí jednotka. Nedílnou součástí kotlů jsou bezpečnostní čidla, sledující teplotu a tlak v různých částech otopného systému. Bezpečnostní teplotní prvek, usazený na výměníku kotle, sleduje teploty až do 120 °C a při dosažení vyšší hodnoty zablokuje kotel proti případnému dalšímu zapálení hořáku.
Mnoho starších topných systémů trpí úbytky tlaku v systému. Ztráta vody – a tím i tlaku – většinou zapříčiní přetopení kotle nebo v horším případě zničení kotlového čerpadla. Proto je do kotle vsazen prvek pro sledování minimálního tlaku v systému, který zařízení vypne při poklesu a opět zapne při zvýšení tlaku nad nastavenou mez. Kotle jsou standardně vybaveny čidly k hlídání zpětného proudění spalin, která předcházejí nebezpečí zpětného proudění spalin do místnosti vlivem vadného kouřovodu či odsávání par z místnosti digestoří, kde dochází k tzv. otočení proudění působením umělého, mechanicky navozeného tahu. Řídicí jednotka ovládá i pojistný ventil na propan-butan v případě umístění kotle pod úrovní terénu, zvládá blokace při úniku plynu či vody, přehřátí okolního prostoru nad stanovenou mez, ztrátě tlaku vzduchu u přetlakového větrání kotelny atd.
Neodmyslitelnou bezpečnostní funkcí je elektronické zapalování a hlídání plamene. Hlídací ionizační elektroda nedovolí vpuštění plynu přes plynovou armaturu, pokud nebyla splněna bezpečnostní doba pro zapálení plamene na hořáku. Dojde-li k přerušení ionizačního signálu v době hoření, například vadou elektrody, zanesenými lamelami výměníku nebo nesprávným tlakem plynu, zařízení vypne, a tento stav se zobrazí na displeji.
Moderní kotle v sobě skrývají řadu technických vylepšení, jejichž úkolem je chránit kotel před poškozením. Jedním z nich je automatická protizámrazová funkce. Speciální sondy sledují teplotu vody v okruhu. Pokud teplota klesne pod 3 °C, čerpadlo uvede vodu v systému do nuceného oběhu, aby nedošlo k zamrznutí v trubkách. Hranici teploty lze nastavit libovolně podle místních klimatických podmínek.
