Menej paliva, viac tepla – ako na to?

Čierne a hnedé uhlie, palivové drevo a zemný plyn sú u nás tradičné palivá, ktoré sa využívajú na výrobu tepla. Ponuku rozširuje aj propán a elektrina. V priemysle používaný ťažký vykurovací olej, známy ako mazut, je v podstate na ústupe. Ceny všetkých energetických komodít však stále rastú, čo núti spotrebiteľov neprestajne hľadať výhodné a úsporné riešenia.

Galéria

Vyrobiť určité množstvo tepla spravidla nie je problém. Ale možnosť vyrobiť teplo pri menšej spotrebe paliva zaujme asi každého. Zdroj tepla, ktorý dokáže najúčinnejšie premeniť vstupnú energiu nakúpeného paliva na tepelnú energiu, v budúcnosti ušetrí nemalú časť nákladov. Aj preto sa pri voľbe vykurovacieho systému spotrebitelia rozhodujú nielen podľa ceny paliva a zdroja tepla, spôsobu obsluhy kotla, servisných nákladov, ale aj podľa účinnosti spaľovania.

Zemný plyn patrí medzi najvyužívanejší nosič energie v našich domácnostiach. Súvisí to predovšetkým s jeho ľahkou dostupnosťou, jednoduchou obsluhou a ekologickou prevádzkou. Navyše, moderné plynové spotrebiče dosahujú vysokú účinnosť.

Rozdiely medzi plynovými kotlami

Plynové kotly sa od seba odlišujú konštrukčnými detailmi a prevádzkovými špecifikami, na základe ktorých sa delia na klasické, nízkoteplotné a kondenzačné.

Klasický kotol je navrhnutý na prevádzku so suchými, horúcimi spalinami. Najnižšia prípustná teplota vstupnej vody do kotla je obmedzená hodnotou 60 °C. Teplota spalín býva v rozsahu 120 až 180 °C. Pri napojení na vykurovaciu sústavu musí byť za kotlom osadené zariadenie na zaisťovanie dostatočne vysokej teploty vstupnej vody (spiatočky), aby nedochádzalo ku kondenzácii vodnej pary obsiahnutej v spalinách a následne k nízkoteplotnej korózii teplovýmennej plochy v mieste zaústenia vstupu vody do kotla. Výrobcovia často uvádzajú priemernú účinnosť kotlov približne 90 %. Táto hodnota však vychádza vtedy, ak sa vypočítava z výhrevnosti zemného plynu. Reálna účinnosť (pri výpočte zo spaľovacieho tepla) predstavujúca skutočné využitie energie zemného plynu pri týchto kotloch je 80 %.

Nízkoteplotný kotol je navrhnutý na prevádzku so suchými spalinami, pričom môže pracovať s teplotou vstupnej vody 35 až 40 °C. Za určitých podmienok môže v kotle dochádzať ku kondenzácii, preto musí byť teplovýmenná plocha z materiálu odolného proti korózii. Teplota spalín býva v rozsahu 90 až 140 °C. Napojenie na vykurovaciu sústavu môže byť priame. Využitie energetického obsahu spaľovaného zemného plynu sa pohybuje na úrovni 83 %.

Kondenzačný kotol je navrhnutý pre kondenzačnú prevádzku – na teplovýmenných plochách kotla dochádza ku kondenzácii vlhkosti z vodnej pary obsiahnutej v spalinách. (Spálením 1 m³ zemného plynu vznikne približne 1,5 litra kondenzátu.) Preto musí byť teplovýmenná plocha zhotovená z materiálu plne odolného proti korózii (používa sa antikorová oceľ alebo zliatina hliníka a horčíka). Využitím kondenzačného tepla sa znižuje spotreba plynu, teplota vstupnej vody do kotla nie je obmedzená. Teplota spalín je v rozsahu 40 až 90 °C – závisí od teploty vstupnej vody a od okamžitého výkonu kotla. Pretože teplota spalín je nízka a nestačila by na vytvorenie dostatočného ťahu v komíne a bezpečný odvod spalín, musí byť v takomto kotle vzduchový alebo spalinový ventilátor. Spaliny vstupujúce do komína sú mokré, preto musí byť komínová konštrukcia odolná proti vlhkosti a vnútornému pretlaku.

Výhodou kondenzačného kotla je možnosť modulácie výkonu – v rozsahu od 20 do 100 % (závisí od výrobcu a modelu). To znamená, že napr. kotol s výkonom 20 kW je schopný plynule regulovať výkon v rozsahu 4 až 20 kW, pričom jeho účinnosť počas modulácie neklesá. Moderné kondenzačné kotly sa zapaľujú piezoelektricky, takže kotol nespotrebúva plyn na tzv. večný plameň. Staršie, klasické kotly s večným plameňom spotrebujú 0,2 až 0,4 m³ zemného plynu za deň, čo zbytočne predražuje ich prevádzku.

Energetická efektívnosť kondenzačného kotla

Spaľovaním jednotkového množstva paliva sa uvoľnuje teplo. Jeho energetická hodnota závisí od druhu paliva a podmienok horenia. Na spálenie 1 m³ zemného plynu treba do spaľovacej komory dodať približne 10 m3 vzduchu. Spaľovaním zemného plynu (metánu) vzniká oxid uhličitý a voda, proces horenia sprevádza vznik tepla, vplyvom ktorého voda mení svoje skupenstvo (na paru) a stáva sa súčasťou spalín. Množstvo energie vo vodnej pare predstavuje približne 11 % energie obsiahnutej v zemnom plyne. Pri klasických kotloch energia obsiahnutá vo vodnej pare vychádza nevyužitá spolu so spalinami von komínom. Kondenzačné kotly predstavujú teda pokrok vo zvýšovaní účinnosti využitia paliva.

Vylepšením konštrukcie kotlov vznikla technológia výroby tepla s možnosťou využitia kondenzácie vodnej pary spalín na teplovýmenných plochách kotlov. Tým sa využíva latentné teplo vodných pár v spalinách, čo prispieva k zlepšeniu využitia energetického obsahu zemného plynu. Kondenzovanie vodnej pary bolo riešené ochladzovaním spalín pod teplotu rosného bodu. Kondenzačné kotly dokážu využiť energiu spaľovaného zemného plynu až na 97 %.

Pripojenie kondenzačného kotla k tepelnej sústave

Na dosiahnutie vysokej prevádzkovej účinnosti kondenzačného kotla treba prevádzkovať kotol a tepelnú sústavu tak, aby do kotla vstupovala voda s najnižšou teplotou a aby pracoval s najnižším zaťažením. Tomu musí zodpovedať zapojenie kotla a tepelnej sústavy, ako aj spôsob riadenia výkonu a hydraulických pomerov. V tepelnej sústave nesmú byť použité prvky, ktoré zvyšujú teplotu spätnej vody. Škrtenie prietoku má priaznivý vplyv na vychladzovanie spiatočky a následný nárast účinnosti kotla.

Ekvitermné riadenie kondenzačného kotla

Ekvitermné riadenie sa považuje za najvhodnejší spôsob riadenia tepelného výkonu kotla. Riadenie teploty výstupnej vody z kotla je prispôsobené podľa vonkajšej teploty. Riadiaci systém kondenzačného kotla vyhodnocuje informácie z izbového termostatu, vonkajšieho teplotného snímača a samotného kotla. Na dosiahnutie správneho vyhodnocovania údajov treba umiestniť izbový termostat do referenčnej miestnosti (neodporúčajú sa miestnosti s kozubmi alebo inými, lokálnymi zdrojmi tepla a miestnosti, kde dochádza k častej výmene tepla, ako sú kuchyňa, kúpeľňa alebo predsieň). Ak sú v referenčnej miestnosti inštalované termostatické hlavice, je nutné ponechať ich plne otvorené. V opačnom prípade môže dochádzať k neefektívnej prevádzke kotla.

Využite výhody dotácií a zliav Popri hľadaní optimálneho technického riešenia znižovania energetickej náročnosti svojej domácnosti vám odporúčame vyhľadať si aj aktuálne akcie dodávateľov technológií či technologických častí vášho budúceho zariadenia a preveriť aj aktuálne možnosti získania dotácií a nenávratných finančných príspevkov. Zaujímavá je možnosť získania dotácie na kotly na biomasu a slnečné kolektory, ktoré poskytuje SIEA z Programu vyššieho využitia biomasy a slnečnej energie v domácnostiach. Informácie získate na stránke www.siea.sk. Už po dva roky (2009 a 2010) mali spotrebitelia v rámci partnerského projektu EkoFondu, n. f., a SPP možnosť získať nenávratný finančný príspevok na kondenzačný kotol na zemný plyn. Aktuálne zľavy dodávateľov plynových kotlov – Aliančných partnerov SPP, ako aj informácie o spoločnom partnerskom projekte SPP a EkoFondu nájdete na www.spp.sk alebo www.ekofond.sk.

Inštalácia kondenzačného kotla

Pri prechode z klasického kotla na kondenzačný treba rešpektovať niekoľko podmienok. Dostatočne dimenzovaný, pôvodný komín je nutné s ohľadom na mokré spaliny vyvložkovať (používajú sa antikorové, keramické alebo špeciálne plastové vložky). Zväčša sa však inštaluje nový dymovod vedený vnútorne alebo vonkajškom. Vodorovné vývody cez stenu súčasná legislatíva neumožňuje.

Zvýšenie teploty nasávaného vzduchu možno dosiahnuť koaxiálnym vedením. Rozumie sa tým dvojplášťový dymovod – vnútorná časť odvádza spaliny smerom von a vonkajšou časťou potrubia sa privádza vzduch do spaľovacej komory. Pozitívom je zvýšenie bezpečnosti – spaľovací priestor je oddelený od miestnosti, v ktorej sa kotol nachádza. Ak nie je možné inštalovať koaxiálne vedenie, nasávací vzduch sa do kotla privádza samostatným potrubím. Nasávanie z miestnosti je ojedinele využívaná alternatíva. Požiadavky na odvod spalín definujú príslušné normy a treba sa s nimi oboznámiť už pri návrhu inštalácie.

Špecifikom kondenzačných kotlov je i odvod kondenzátu, ktorý je kyslý (hodnotu pH ovplyvňuje rozpustený oxid uhličitý). Kondenzát z menších domových a bytových kotlov sa môže odvádzať priamo do kanalizácie. –>

Solárna energia a ohrev vody

Pri rozhodovaní o vhodnom spôsobe prípravy teplej vody sa nevypláca konať unáhlene. V prvom rade si treba zvážiť súčasné a budúce zámery využitia ohriatej vody. Ak vodu možno využiť napríklad v bazéne, potom sa solárne panely vyplatia. Ak majú slúžiť iba na ohrev vody na umývanie pre 2- až 3-člennú domácnosť, je takáto investícia pri zohľadnení celkových investičných nákladov vysoká. Okrem kolektorov treba totiž počítať s kúpou akumulačných, takzvaných bivalentných zásobníkov, s objemom 200 až 500 litrov (podľa počtu slnečných kolektorov a ich výkonu), obehového čerpadla, riadenia, regulačných a bezpečnostných armatúr. V letnom období dodajú solárne kolektory dostatok tepla na pokrytie celkovej spotreby. Otázka nastáva v zimnom období, keď musí aj počas slnečných dní teplo dopĺňať samotný kotol.

Marketingové lákadlá sú síce zaujímavé, ale koľko percent nákladov ušetrí solárny ohrev vody? Vhodne dimenzované a inštalované solárne panely, zapojené do správne navrhnutého systému, dokážu počas celého roka pokryť až 60 % spotreby teplej vody v štvorčlennej domácnosti. Ale koľko percent z celkových nákladov na energiu je to v skutočnosti?

V prípade poklesu spotreby energie na prípravu teplej vody o 60 % klesne príslušná časť z 8 % na 3 % (zaokrúhlene). Podiel úspor na celkových ročných nákladoch za energiu bude v tomto prípade iba 5 %. Návratnosť zamýšľanej investície v hodnote niekoľkých tisíc eur je teda veľmi pomalá.
 
V modelovom prípade ide o nezateplený dom, na ktorom nie sú vymenené okná, inštalovaný je starý zdroj tepla a nebola vykonaná regulácia vykurovacej sústavy – takom prípade je investícia do solárnych kolektorov viac ako zbytočná. V prvom rade treba investovať do takých opatrení, ktoré zabezpečia zníženie spotreby energie na vykurovanie, ktoré sa na celoročnej spotrebe energie podieľa najväčšou časťou. Až keď k tomu došlo, treba zveriť návrh solárneho a plynového zariadenia odborníkom a montáž systému skúsenej firme, ktorá poskytne záruku na funkčnosť a prevádzkovú spoľahlivosť celého systému. Dôležité je optimálne umiestnenie kolektorov tak, aby sa zabezpečil nielen ich maximálny výkon, ale aby aj vhodne doplnili architektúru stavby. Ponuka v oblasti plynárenských a solárnych zariadení je veľká a ceny sa líšia v závislosti od dodávateľa. Oplatí sa dať si vypracovať porovnanie cena – výkon. O investícii do solárnych panelov je vhodné rozhodnúť ešte pred kúpou kotla (dôležité je vybavenie kotla pre možnú predprípravu na prevádzku so solárnymi článkami).

www.sppporadimevam.sk Na tejto stránke nájdete praktické rady, kalkulačné nástroje a všeobecné informácie o možnostiach úspor v domácnostiach. Stránka obsahuje aj webovú Poradňu, na ktorej špecialisti poskytujú odpovede v oblasti šetrenia energie, vykurovania, finančnej podpory EkoFondu alebo využitia zemného plynu v doprave.

V prípade, že solárne kolektory nemožno nainštalovať alebo ekonomický model nie je zaujímavý, na prípravu teplej vody môžete použiť iba kotol. Pre svoju vysokú účinnosť sa na ohrev vody často využívajú kondenzačné kotly. Pri niektorých modeloch sú zásobníky teplej vody integrovanou súčasťou. Vrstvený zásobník je zaujímavý najmä pre tých, ktorí neuvažujú o doplnkovom zdroji tepla (napríklad solárne kolektory). V maloobjemovom vrstvenom 20- až 70-litrovom zásobníku (v závislosti od typu a výkonu kotla) sa akumuluje iba nevyhnutné množstvo teplej vody, pričom v prípade zvýšenej spotreby sa kotol správa ako prietokový ohrievač.

text: Ing. Marek Chrastina
foto: Geminox, SPP, isifa.com
zdroj: Všetko o úsporách energie,2011, JAGA GROUP, s.r.o.