ZÁSADNÍ CHYBY PŘI DIMENZOVÁNÍ VÝKONU KOTLE

 

 

 

 

To však ani zdaleka není vše! Obdobně si dosud nikdo plně neuvědomil, že výrobci uváděné parametry platí pouze při trvalém provozování těchto kotlů v poměrně úzké oblasti jejich jmenovitého výkonu, popř. teplotního spádu, a to ještě jen s doporučeným kvalitním palivem. Skutečnost v praxi je však diametrálně jiná. Konkrétně např. každý běžný rodinný dům 5+1 v Praze musí být projektován na minimální celodenní průměrnou venkovní teplotu minus 12 °C, ze které vycházejí jeho tepelné ztráty ve výši cca 10 kW. K tomu je však třeba přičíst přirážku na zátop ve výši 30 až 50% (pro případ, že se obyvatelé vrátí ze zimní dovolené do nevytopeného domu), a ještě dalších 3 až 5 kW na příkon výměníku pro teplou užitkovou vodu. Kotel s nejbližším vyšším výkonem tak vychází na min. 20 kW, solidní projektant v nejlepším případě navrhne kotel s výkonem od 21 kW výše (často však mnohem více, neboť je placen procentem z ceny domu), většina výrobců však obvykle nabízí tyto kotle až od výkonu 24 kW výše a zákazník po té, co zjistí, že za minimální příplatek může mít dokonce stejný kotel s až o 50% vyšším výkonem (tedy 36 kW), tak neváhá a objedná raději ten, neboť jistota je jistota, že? A jaká je skutečná potřeba tepla tohoto domu? V Praze je za posledních 40 let v celé topné sezoně (cca 240 dní) průměrná teplota několik stupňů nad nulou a ani v nedávné zimě, kdy padaly 40leté rekordy, nikdy průměrné celodenní teploty nedosáhly oněch projektovaných -12 °C. Z toho všeho tedy plyne, že na jmenovitý výkon může být v tomto případě dle závazných předpisů dimenzovaný kotel (tedy 20 kW) provozován maximálně jeden den za tisíc let (k tomu je totiž třeba se trefit do kombinace, že se obyvatelé vrátí ze zimní dovolené do vymrzlého domu právě v den, kdy průměrná teplota bude -12 °C, a ta je v Praze jednou za sto let, a k tomu ne každý obyvatel lyžuje)! A pouze v tento jediný den bude tento kotel po několik hodin pracovat s onou vysokou účinností a výbornými emisemi, pokud ovšem bude spalováno kvalitní palivo, což je většinou též jen iluze. To by ještě nebylo tak hrozné, kdybychom v reálné praxi neměli zpravidla nainstalován kotel skoro s dvojnásobně vyšším než navrženým výkonem, tedy místo 20 kW zpravidla 36 kW, jak je zcela běžné! Z výše uvedeného plyne, že i ten dle platných předpisů správně navržený kotel pracuje v průměru pouze na 20 až 25% svého jmenovitého výkonu (pouze 5 kW místo 20 až 25 kW), natož ten skutečně provozovaný (se 36 kW), který tak pracuje v průměru, tedy přes 4 měsíce v roce pod 14% (a přes 2 měsíce dokonce pod 7%) svého jmenovitého výkonu, tedy s účinností hluboce pod 30% – viz Graf Účinnost kotle při různém výkonu (při nižších teplotách ohniště a nedostatku spalovacího vzduchu v důsledku přivření regulační klapky se účinnost každého kotle rapidně snižuje) a s emisemi nejméně o řád horšími (i kvalitní suché dřevo při nedokonalém spalování dehtuje, a když k tomu ještě přičteme, že v tomto kotli “bez problémů” shoří i vlhké nebo syrové dřevo, a často i výhřevný kelímek od jogurtu nebo petka, které jsou navíc zdarma, tak o tom, co vychází z komína nelze mít žádné iluze)! Níže uvedené zásady proto vycházejí z nápravy zásadních chyb při navrhování vytápění rodinných domů pevnými palivy a precizně dokládají, že pro efektivní spalování nejsou rozhodující technické parametry kotlů, a už vůbec ne ty při jmenovitém výkonu, ale především jejich denní i roční stupeň využití, potenciál možností jejich úprav a zapojení, dobrovolné dodržování kvality a druhu paliv, ale hlavně jejich provozování v optimálním režimu, tedy nejlépe na plný výkon. To je za těchto okolností možné prakticky jen při jejich zapojení do akumulační nádrže. Pak se z těchto neekologických kouřících monster stanou opravdu ekologické kotle, které budou topit s účinností a emisemi uvedenými ve svém prospektu, s poloviční spotřebou paliva, bez zanášení komínu sazemi (a nebezpečí jeho zahoření a destrukce či požáru) a přestanou zamořovat naší krásnou zemi jedovatými karcinogenními zplodinami nedokonalého spalování.

KOTLE S AKUMULAČNÍMI ZÁSOBNÍKY

Lze tedy vůbec spalovat pevná paliva (černé a hnědé uhlí, dřevo, brikety) i ve stávajících kotlích rodinných domů s vysokou (nejlépe dvojnásobnou) účinností a nízkými emisemi a bez nutnosti sankcí přísných zákonů, vyhlášek a norem? Šokující odpověď zní ano, ale právě jen s akumulačními zásobníky teplé topné vody! Teplovodní kotel, a dokonce i ten starý, pak topí pouze po několik hodin na plný jmenovitý výkon (tedy s vysokou účinností přes 70% a s nízkými emisemi) jak do radiátorů domu, tak i do akumulačního zásobníku a pak vyhasne a zbytek potřebné doby pro vytápění je teplo odebíráno z akumulačního zásobníku. A při tom lze i akumulační zásobník o objemu 2 560 litrů vody o průměru 1,8 m umístit do běžné garáže o rozměrech 3 x 5,5 metru, kam se ale i nadále vejde velký automobil s délkou přes 5 metrů a obrovské a drahé tlakové expanzní nádoby (dle normovaného výpočtu přes 440 litrů při zvětšení objemu vody o 117 litrů) lze nahradit jen těmi nezbytně nutnými a levnými pro 120 litrů, které jsou navíc beztlakové, takže nehrozí ani při přetopení kotle či nádrže žádná exploze (blíže viz kapitola Úsporné akumulační zásobníky a expanzní nádoby).

MOŽNOST VYUŽITÍ SLUNEČNÍ ENERGIE ZDARMA!

A to ještě není vše! Zařízení s akumulačním zásobníkem je totiž ještě navíc roznětkou pro další obrovské úspory tepelné energie ze synergického efektu – kdo si totiž pořídí akumulační zásobník s výměníkem pro teplou užitkovou vodu, má tím již zároveň zaplacenou a nainstalovanou (tedy jaksi zdarma) právě tu nejdražší část pro solární ohřev teplé užitkové vody a pro solární přitápění na jaře a na podzim. Stačí tedy už jen připojit ke stávajícímu zařízení levné sluneční kolektory s jednoduchou regulací a vše je hotovo a úspory energií se rázem ještě zdvojnásobí, takže výsledná spotřeba paliva bude pouze čtvrtinová!

DIMENZOVÁNÍ AKUMULACE

Záleží na tom, po jakou dobu chcete topit z akumulační nádoby – zda jen přes noc, nebo přes 2 noci a den, pokud nechcete topit každý den. Samotný výpočet je pak lépe nechat na odborníkovi. K výběru a vhodným typům viz kapitola Úsporné akumulační zásobníky a expanzní nádoby, kde najdete podrobnější údaje a vysvětlení.

ZVÝŠENÍ ÚČINNOSTI VYNECHÁNÍM TROJCESTNÉHO TERMOSTATICKÉHO VENTILU

Podařilo se mi prokázat, že v kotlích a krbech s akumulací nic nekondenzuje a nepoškozuje kotel ani komín, což je světová novinka! Navíc při tomto zapojení

kotle s akumulačním zásobníkem dosáhneme dalšího podstatného zvýšení účinnosti, když zapomeneme na základní topenářskou zásadu a vynecháme termostatický trojcestný ventil, který má zajišťovat teplotu vratné vody do kotle minimálně 60 °C, aby v něm nedocházelo ke kondenzaci vody a tím k nízkoteplotní korozi. Tato zásada sice s určitostí platí pro všechny kotle bez akumulačního zásobníku, ale nikoliv pro kotle s akumulačním zásobníkem, které topí vždy na plný výkon, který nedovolí vodě v kotli (a ani v komíně) zkondenzovat a je proto s podivem, že si toho dosud nikdo nevšiml a ze setrvačnosti se vždy tento ventil používá i u nich. Zatímco u normálního kotle bez akumulace tak dole vtéká vratná voda o teplotě 60 °C a nahoře vytéká 90 °C, tak u kotle s akumulací může dole vtékat vratná voda z akumulačního zásobníku 30 °C a nahoře vytékat teplá 60 °C. To má za následek nejen vyšší výkon (vyšší teplotní spád), ale především vyšší vychlazení spalin na výstupu z kotle (při stejném výkonu kotle, tedy při ohřátí vody o 30 °C) a tím podstatné zvýšení účinnosti na úkor komínových ztrát.

KOTLE S AUTOMATICKÝM PŘIKLÁDÁNÍM PALIVA

Jinou cestou k vyšší účinnosti a tím k úsporám paliv je automatické dávkování paliva do kotle, jako je tomu u kotlů na kapalná či plynná paliva (viz graf č. 2 -účinnost moderních kotlů při různém výkonu). Zkrátka aktuální výkon kotle přizpůsobíme aktuální potřebě tepla, nikoliv však tím nejhorším možným způsobem, tedy uškrcením dodávky spalovacího vzduchu, jako je tomu nejen u starších kotlů, ale i u některých nových kotlů, což podstatně snižuje využití energie paliva a silně zanáší spalinové cesty a zvyšuje několikanásobně škodlivé emise – a tohle je právě příčinou našich zakouřených vesnic a měst! To však předpokládá nejen moderní hořák a přizpůsobené palivo – tedy rozmělněné na potřebnou velikost, kterou je možné kontinuálně dopravovat šnekovým dopravníkem do kotle (pelety, štěpka), ale též speciální zásobník tohoto paliva v blízkosti kotle (zpravidla ve tvaru velkého čtvercového vaku dole zúženého), což zatím poněkud komplikuje jejich vyšší využitíu nás. Příkladem jsou peletové kotle.

ZPLYNOVACÍ KOTLE NA DŘEVO

Zplynování dřeva je známou technologií, která vylepšuje účinnost spalování dřeva a snižuje škodlivé emise. Vychází ze skutečnosti, že spalování dřeva probíhá ve dvou fázích – nejprve se po zahřátí dřevěné hmoty uvolňuje těkavá – plynná složka a dřevo hoří dlouhým plamenem, a následně pak žhne pevný zbytek. Obě fáze přitom vyžadují jiný přísun vzduchu a jiné umístění výměníku tepla spalin, takže spalování obou fází v jediné spalovací komoře není nikdy optimální. Zplynovací kotel na dřevo tento nedostatek odstraňuje tím, že při teplotách 200 – 700 °C za omezeného přístupu vzduchu dochází k rozkladu dřeva a k uvolňování dřevoplynu a vzniku pevných složek. Tím má každá fáze spalování vytvořené optimální podmínky jak co se týče potřebného množství spalovacího vzduchu, tak v rozvrstvení teplot, čímž dochází k lepšímu využití tepelné energie dřeva jeho dokonalým spálením a tím zmenšení spotřeby paliva a snížení škodlivých emisí. Tyto kotle jsou určeny pro úsporné a ekologicky šetrné vytápění rodinných domů, chat, malých provozoven, dílen a podobných objektů. Předepsaným palivem je suché kusové dřevo (polena), případně dřevěné brikety, a výhodou je možnost hoření na jedno přiložení 8 až 12 hodin. Vyrábějí se v mnoha výkonech od 15 do 95 kW a podle vybavení, účinnosti a komfortu obsluhy v různých cenových úrovních.

Autor: JUDr. Ing. et Ing. Mgr. Petr Měchura