Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Kotel s průtokovou přípravou vody a byt s malou potřebou tepla – část 1.

Otázka zní: Je nebo není vhodný plynový kondenzační kotel s průtokovou přípravou teplé vody vyžadující výkon 24 kW do bytu s malou tepelnou ztrátou? Protože za daných podmínek bude po celou dobu vytápění, nebo její velkou část, cyklovat. Jak negativně se cyklování projeví na účtu za zemní plyn?

Kotel Intergas
Kotel Intergas

Na počátku úvah stál rozhovor, v němž Zdeněk Fučík, obchodní ředitel společnosti Brilon a.s., s mírným stupněm nadsázky uvedl, že v bytě s malou tepelnou ztrátou a průtokovou přípravou teplé vody bude v podstatě cyklovat každý plynový kondenzační kotel, bez ohledu na rozsah jeho regulace. Své tvrzení podložil zkušenostmi získanými od servisních techniků zabývajícími se závěsnými plynovými kondenzačními kotli Intergas a Geminox, které společnost dodává na český a slovenský trh. Z pohledu konstrukce se jedná o značně odlišné typy kotlů. Značka Geminox reprezentuje kotle nejširších technických možností přizpůsobení ke konkrétnímu objektu založených na nejvyšších technických parametrech. Její doménou jsou objekty se dvěma a více topnými okruhy s různou provozní teplotou, kombinace se solárními soustavami, tepelnými čerpadly atp. a to od úrovně rodinných domů až po domy bytové, penziony atp., kde se uplatní kaskádové řízení. Značka Intergas představuje závěsné kondenzační kotle s průtokovou přípravou teplé vody určené primárně pro generační výměnu za závěsné kotle atmosférické, případně tzv. turbokotle umístěné v bytech. Právě těchto kotlů, které si od jarního veletrhu Aquatherm vybrali již stovky zájemců, případně i jejich ekvivalentů, se týkalo výše zmíněné tvrzení. Podle Zdeňka Fučíka uživatelé kotlů Intergas dávají důraz na to, že chtějí nízkou cenu kotle a maximální důraz kladou na vysoký komfort v dodávce teplé vody. S cenou spojují požadavek dlouhé životnosti, tedy masivního provedení konstrukčních částí, velmi jednoduchého způsobu ovládání kotle, které si mohou za velmi nízkých nákladů rozšířit až k dálkovému ovládání přes internet. Komfort ve vytápění je samozřejmý požadavek, ale špičková, tedy nejvyšší aktuálně nabízená efektivita využití paliva není zásadní. Obecně platí, že volba kondenzačního kotle dnes nemá alternativu, neboť ji na jedné straně vyžaduje legislativa a na druhé straně všichni chtějí maximálně úsporné kotle.

Výhodou kotle s průtokovou přípravou teplé vody (vlevo) jsou minimální rozměryVýhodou kotle s průtokovou přípravou teplé vody (vlevo) jsou minimální rozměryVýhodou kotle s průtokovou přípravou teplé vody (vlevo) jsou minimální rozměry

Každá značka má své určení a tomu odpovídá v neposlední míře i cena. Nelze absolutně říci, že do bytu s malou výpočtovou tepelnou ztrátou není vhodné použít kotel nejvyšších technických možností. Naopak, například kotel Geminox THRS 1-10 s rozsahem regulace výkonu 0,9 kW až 9,5 kW vybavený zásobníkem pro přípravu teplé vody, případně podobně regulovatelný kotel, je pro takové byty technicky kvalitním řešením zajišťujícím maximální komfort pro vytápění i v dodávce teplé vody, při čemž regulační rozsah výkonu omezí cyklování kotle na technické minimum. Cena takových kotlů je vzhledem k technickým parametrům a náročnější konstrukci a použití zásobníku teplé vody oproti kotlům typu Intergas pochopitelně vyšší, ale i instalace při záměně za starý kombi kotel s průtokovou přípravou teplé vody vyžaduje větší objem prací a úprav a musí se pamatovat na místo pro zásobník. Proto hodně majitelů bytů při modernizacích dává přednost kotlům s průtokovou přípravou vody, byť tyto kotle nemají tak velký regulační rozsah jako 1:10. V případě typického kotle, například kotle Intergas, by šlo o typ HRE24/18 se jmenovitým výkonem 18,1 kW pro vytápění a 24 kW pro přípravu teplé vody, u něhož se rozsah regulace výkonu pro vytápění pohybuje od 5,9 kW do 18,1 kW, tedy 1:3,1 (v režimu 50/30 °C).

Přizpůsobení výkonu kotle aktuální potřebě tepla je jeden z velmi významných parametrů určujících stupeň využití paliva. Nikdo tento argument nezpochybňuje. Na jeho podporu bylo publikováno mnoho odborných, ale i populárně naučných informací, prodejci tento argument intenzivně používají a budoucí uživatelé kotlů jej, po svém poučení z článků v časopisech, na internetu, z rozhovorů na veletrzích a výstavách, se svým topenářem atp. akceptují. Zapomíná se však na to, zda jsou pro provoz kotle skutečně vytvořeny podmínky k tomu, aby nemusel cyklovat. Z povědomí, a někdy i záměrně, se vytrácí fakt, že je-li faktorů ovlivňujících využití zemního plynu více, pak význam každého parametru je relativní. Má-li kotel regulační rozsah výkonu 1:3, automaticky to neznamená, že průměrný roční stupeň využití paliva bude tragicky horší než u kotle s rozsahem 1:10. Je nutné srovnávat „jablka“ s „jablky“ a nikoliv „jablka“ s „hruškami“. Zkusme si to porovnat na bytě s tepelnou ztrátou 4 kW a s komfortní průtokovou přípravou teplé vody vyžadující výkon 24 kW. Záměrně tomuto bytu přiřadíme kotel Intergas HRE24/18 s minimálním výkonem pro vytápění 5,4 kW. Jeho soupeřem nechť je kotel libovolné značky, se stejným komfortem průtokové přípravy teplé vody s výkonem 24 kW a regulačním rozsahem 1:10, který tomuto kotli umožňuje provoz s minimálním výkonem 2,4 kW.

Jednoznačně platí, že při tepelné ztrátě bytu 4 kW bude kotel Intergas cyklovat vždy. Intenzitu cyklování druhého kotle můžeme posoudit z četností dnů s výskytem teplot venkovního vzduchu během otopného období. Pro posouzení množství cyklů pro vytápění lze využít například práci Parametry otopné soustavy v průběhu topného období, jejímž autorem je doc. Ing. Vladimír Jelínek, CSc. Autor vychází z toho, že vnitřní teplota, na kterou se vytápí, je ti = 20 °C, že horní hranice topné sezóny je dána průměrnou denní teplotou temax = +13 °C a spodní hranice výpočtovou teplotou te = −15 °C, dále autor počítá s 250 dny topné sezóny, aneb 6000 hodinami. Za předpokladu takto zvolených teplot vychází, že vytápění bude zahájeno/ukončeno při měrném výkonu 20 % z výpočtového, tedy 0,8 kW, viz níže:

Q%B = 100 / (20 + 15) ‧ (20 − 13) = 20 [%]
 

Aby kotel během vytápění vůbec necykloval, musel by mít minimální výkon regulovatelný v případě daného bytu od spodní hranice výkonu 0,8 kW! Tento požadavek nesplňuje ani jeden z uvažovaných kotlů.

Jak je to s četností výkonu během roku? Jak často bude určitý výkon kotle využit? Obecně zde neplatí lineární úměra, tedy že každý výkon kotle bude použit po stejnou dobu topné sezóny. Vztah je složitější. Opět si můžeme pomoci údaji z již citované práce doc. Jelínka. Souhrnně autor výsledky zpracoval do tabulky, z níž je dále uvedena část.

Tabulka: Rozdělení četnosti výkonů během topného období
Hodnocené parametryRozdělení topného období do pásem podle doby trvání
Pásmo IPásmo IIPásmo III
Rozsah venkovních teplot te [°C]od −15 do −3,5od −3,5 do +9,5od +9,5 do +13
Doba trvání [%]108010
Doba trvání (topné období 6000 h) [h]6004800600
Rozsah měrných výkonů Q% [%]100 až 67,1467,14 až 3030 až 20
Průměrný měrný výkon Q% [%]83,5748,5725
Poměrné roční potřeby tepla (ze 100 %)16,878,175,03

V případě kotle Intergas s minimálním výkonem pro vytápění 5,7 kW se jednoznačně pohybujeme po celou dobu topné sezóny v oblasti cyklování. V případě druhého porovnávaného kotle je nejnižší výkon na úrovni 2,4 kW. Tento výkon odpovídá 60 % měrného výkonu a znamená, že kotel bude cyklovat od vnější teploty −1 °C výše. Z tabulky vidíme, že pro potřebu tepla jde o celé pásmo III. (cca 5 %) a část pásma č. II. Její velikost zjednodušeně určuji poměrem 78 / (3,5 + 9,5) ‧ (1 + 9,5) = 63 %. Celkem jsme tedy na hodnotě přibližně 5 % + 63 % = 68 % doby výroby tepla pro vytápění, kdy bude i kotel s regulačním rozsahem 1:10 cyklovat. Pokud bychom šli s potřebou tepla ještě níže, například na 3 kW pro dobře zateplený byt nebo menší dům v nízkoenergetickém standardu, pak by spodní limit 2,4 kW odpovídal 80 % měrného výkonu a vnější teplotě −9,4 °C. Pak i kotel s regulací 1:10 bude cyklovat během více než 91 % doby výroby tepla pro vytápění.

Tabulka: Příklady závěsných plynových kondenzačních kotlů s průtokovou přípravou teplé vody (bez zásobníku)
Výrobcetypvýkony pro vytápěnívýkon pro přípravu teplé vodycena bez DPH
BAXIPrime 244,8–204,8–2433290
BAXINuvola Duo-tec+ 243,4–203,4–2454790
BuderusLogamax plus GB062-24 K3,3–243,3–2434500
DeDietrichNaneo EMC-M 246,1–24,86,1–24,837590
ImmergasVICTRIX 24 TT 2 ErP3,0–20,53,0–23,6cena na dotaz
IntergasHRE 24/185,4–17,85,4–2429995
JunkersZWB 24-13,3–25,23,3–24,734900
ProthermPanther Condens 25 KKV5,4–19,65,1–25,540170
VaillantVUW 246/5-5 ecoTEC plus4,2–21,24,2–24,047800
Wolf CGB-2K4,4–20,44,4–23,043700

Pozn. autora: Údaje v tabulce jsou orientační, získané z veřejně dostupných ceníků a technických podkladů. Nemusí být k datu čtení článku zcela přesné vzhledem k možným pozdějším aktualizacím prováděným dodavateli a skutečnosti. Výkony pro vytápění jsou přednostně vztaženy k režimu 50/30 °C. V uvedené ceně může být zahrnuto i základní příslušenství. Někteří výrobci kotle s výkonem okolo 24 kW nedodávají.

Přestože se obecně, i v nejrůznějších diskuzních fórech tvrdí, že plynové kondenzační kotle s průtokovou přípravou vody jsou překonané, nemusí tomu tak být. Rozbor ukazuje, že při malých nárocích na dodávku tepla pro vytápění se jejich provozní režim od režimu mnohem sofistikovanějších kotlů, které jsou v pořizovací ceně dražší o 15, ale i několik desítek tisíc Kč, nemusí zásadně lišit. Někteří zákazníci jsou k volbě levnějšího kotle přinuceni svými finančními možnostmi. Mnozí takový kotel volí záměrně. Neřeší drobnou úsporu z mírně lepších provozních podmínek, ale trvají na komfortu v dodávce teplé vody a velmi tichém provozu vzhledem k umístění kotle v interiéru bytu. Samozřejmě byt s malou tepelnou ztrátou, ale s nadstandardním požadavkem na teplou vodu, například se dvěma koupelnami, luxusní velkou vanou atp. vyžaduje řešení jiné.

Pokračování článku bude zaměřeno na odhad počtu provozních cyklů a možnost jeho snížení.

 
Komentář recenzenta Ing. Vladimír Galád, samostatný projektant

Autor se ve všech třech dílech podrobně zabývá jednou z existujících příčin zhoršení účinnosti využití paliva v kotli vlivem cyklování kotlů, což vede k úvahám o podmínkách, za kterých se tento nežádoucí děj odehrává.
V první části se věnuje oblasti klimatických podmínek, které snižují stanovený výkon kotle tím, že se oproti potřebě při výpočtové teplotě např. −12 °C) potřebný příkon pro vytápění a větrání snižuje až k nule a na maximální hodnotě při ohřevu vody se vyskytuje pouze v menší části dne. Jak dokonale tyto změny „zvládá“ kotel, závisí na jeho regulovatelnosti.
Ve druhé části je věnována pozornost rozboru a výčtu druhů ztrát účinnosti využití paliva a četnosti cyklování a poukazuje na vysokou četnost, která má vliv také na životnost zařízení.
Třetí část je zaměřena na úvahu o počtu cyklů v nejméně příznivém období, kdy potřebujeme příkonem hradit tepelné ztráty na spodní hranici výkonu kotle, či pod jeho hranicí, kdy se četnost cyklování zvyšuje. Dále se věnuje i způsobu regulace a jeho vlivu na cyklování, vč. poukázání na možnost úspory v nákladech.

English Synopsis
Boiler with flow preparing of PWH and apartment with little heat demand – part 2.

The question is: is gas condensing boiler with a hot water flow requiring power of 24 kW suitable for the apartment with little heat loss? Because under these conditions for the entire heating time, or a large part, boiler will cycle. Will this cycling be negatively reflected on the natural gas bill?

 
 
Reklama