Vyzkoušeli jsme zimu, proto připomínáme desatero správného topiče

Jak správně topit připomínáme skrze desatero Jiřího Horáka, alias SMOKEMANa z Výzkumného energetického centra v Ostravě.

Výzkumné energetické centrum (VEC) je součástí Centra energetických a environmentálních technologií (CEET) při Vysoké škole báňské – Technické univerzity Ostrava (VŠB-TUO). Na VEC se problematice malých spalovacích zařízení pro vytápění domácností vědci věnují již více než 20 let.jeho součástí je zkušebna spalovacích zařízení, kde bylo uskutečněno již téměř pět tisíc spalovacích zkoušek s nejrůznějšími typy kotlů, kamen a paliv při optimálních, standardních i nevhodných provozních stavech.

Rozhoduje nejen to, CO spalujeme, ale také JAK

Ve zkušebně VEC vědci zkoumají důležité parametry spalování, provádějí spalovací zkoušky, definují nejčastější chyby, kterých se při topení lidé dopouštějí, a nacházejí způsoby, jak proces spalování zdokonalit. Zkušenosti tamních expertů byly formulovány do tzv. „SMOKEMANova desatera správného topiče“. V rámci nich odborníci z VEC zdůrazňují čtyři základní parametry, na kterých desatero stojí a které nejvíce ovlivní to, co vychází z komínů při vytápění domácností tuhými palivy. Jde především o to:

• do čeho palivo dáváme (typ spalovacího zařízení),
• co tam dáváme (typ a kvalita paliva),
• kdo to tam dává (kvalita obsluhy),
• jak se o zařízení staráme (údržba spalovacího zařízení a spalinových cest).

Pokud bude jen jeden z výše uvedených parametrů „špatný“, tak to negativně ovlivní celý výsledek a v tom je úhelný kámen této oblasti. Nestačí „jen“ zlepšit jeden parametr, např. vyměnit kotel, je třeba se zaměřit na všechny čtyři, více zde. Výsledky měření ukazují, že v některých parametrech je lepší dobře spálené uhlí, než špatně spálené dřevo.

SMOKEMANovo desatero správného topiče

1. nebuď lhostejný k sobě ani ke svému okolí, zajímej se o to, co jde z Tvého komína
2. suš dřevo minimálně jeden až dva roky
3. nespaluj odpadky
4. nastav regulační klapky tak, aby vzduch mohl k palivu, oheň nedus
5. u starých kotlů přikládej méně a častěji, u automatů a zplyňovacích kotlů do plna
6. pravidelně čisti kotel, kouřovod a komín
7. používej moderní kotel či kamna
8. udržuj teplotu spalin za kotlem mezi 100 až 250 °C
9. nevyhazuj teplo oknem, nepřetápěj a top jen tam, kde potřebuješ
10. top tak, jak chceš, aby topil Tvůj soused

1. „Nebuď lhostejný k sobě ani ke svému okolí, zajímej se o to, co jde z Tvého komína“

Osobní svoboda končí tam, kde začíná svoboda někoho druhého – známé přísloví, které u topení platí dvojnásob. Kouř totiž nerespektuje hranice pozemků a dokonce ani územních samosprávných celků nebo států. Proto i několik bezohledných „čmoudilů“ dokáže výrazně zhoršit kvalitu vzduchu v širokém okolí. Ta je ovlivněna především dvěma faktory: množstvím vypuštěných emisí znečišťujících látek (počet a „kvalita“ komínů) a rozptylovými podmínkami, tedy tím, jak moc fouká. Lhostejnost některých topičů se dá částečně ovlivnit osvětou, ale pro nepoučitelné je třeba najít funkční represivní nástroje. Už dnes je možnost na „čmoudily“ podat stížnost. Ti pak musí úředníkům z dané obce s rozšířenou působností doložit, jak a čím topí, případně dodat potřebné dokumenty jako protokol o kontrole spalovacího zařízení. Někdy je nutný i vstup do domácnosti a odebrání vzorků popele, aby se zjistilo spalování odpadu. V takovém případě pak hrozí pokuta.

2. „Suš dřevo minimálně jeden až dva roky – více se ohřeješ a bude z toho méně kouře“

Čerstvé dřevo je různě mokré podle toho, ve kterém ročním období byl strom pokácen (v zimě je sušší). Pokud se jedná o „živý“ strom nikoli soušku (jediná „výhoda“ kůrovce je, že dřevo uschne na „stojáka“), je obsah vody v dřevní hmotě cca 35 až 60 % (tzv. energetická vlhkost). Pro obsah 50 % to znamená, že pokud přiložíme do kamen jeden kilogram dřeva, dáme do ohniště půl kilogramu dřevní hmoty a půl litru vody. Voda nehoří, takže nejdříve se musí ohřát a potom se začne v ohništi vypařovat a to spotřebuje dosti energie (tepla). Proto dojde je snížení teploty v ohništi a tím také ke zhoršení kvality spalování (nedokonalé spalování = vyšší koncentrace oxidu uhelnatého a uhlovodíků). Pokud necháme sušit dřevo v dobře větraném dřevníku nebo venku pod přístřeškem, cca za jeden až dva roky klesne obsah vody „bezpečně“ pod 20 %. Dřevo s takovým obsahem vlhkosti již můžeme považovat za suché a vhodné pro spalování v kamnech či kotlích. Vlhkost dřeva si jednoduše změříte doma v kuchyni, návod najdete zde. Pokud se dřevní brikety a pelety nerozpadají, je to důkaz toho, že jejich obsah vody je menší než 10 % (běžně 6 %) a nemusíme u nich obsah vody nijak řešit. Dobrá dřevní briketa a peleta ve vodě neplave, protože má hustotu větší než 1 000 kg/m³, a je tudíž jedno, zda byla vyrobena z tvrdého či měkkého dřeva. Více informací o sušení dřeva ve videu zde.

3. „Nespaluj odpadky“

Plasty separujte, protože se dají recyklovat a opět využít. Domovní odpad v malých spalovacích zařízeních sice shoří, ale jen za cenu nadměrné produkce emisí celé škály znečišťujících látek. Při edukativní show „SMOKEMAN zasahuje“ jsme mnohokrát k hořícímu dřevu přidali malé množství odpadu (např. PET láhev či linoleum). Tmavost kouře a jeho zápach jednoznačně hovořily o zhoršené kvalitě spalování (více zde). Naměřené koncentrace prachu byly přibližně desetkrát až stokrát vyšší než při spalování suchého dřeva. Stejně tak dramaticky narostlo množství polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU) včetně prokazatelně karcinogenního B(a)P. Odpadky obsahují rozumné množství energie (většinou byly vyrobeny z ropy), ale kvalitně se dají spálit pouze ve spalovnách, kde je spalovací proces řízen a spaliny jsou následně dostatečně vyčištěny. Edukativní video k pravidlu „nespaluj odpadky“ zde.

4. „Nastav regulační klapky tak, aby vzduch mohl k palivu, oheň nedus“

V palivu hoří hořlavina, která je převážně tvořena uhlíkem a vodíkem. Hoření je doprovázeno uvolňováním energie, takže plamen a spaliny mají vysokou teplotu 800 až 1 100 °C. Konstrukce kamen a kotlů umožňuje teplo z plamene a spalin použít pro vytápění obytných místností nebo ohřev otopné vody. Pro kvalitní spálení jednoho kilogramu dřeva a uhlí je potřeba do kamen či kotle přivést přibližně 10 m³ vzduchu. Pokud se kyslík k hořlavině nedostane v potřebném množství, shoří pouze částečně a uvolní se oxid uhelnatý – CO, nebo vůbec a objeví se saze a černý popel na stěnách v ohništi. Tím se snižuje míra využití energie paliva a zvyšuje se produkce znečišťujících látek. Oheň zkrátka potřebuje vzduch, nejhorší je kotel naložit a zavřít všechny přívody spalovacího vzduchu.

Ono to sice vydrží až do rána, ale účinnost spalovacího procesu je velmi malá a produkce znečišťujících látek velká. Skutečnost, že kouř z komína není viditelný, ještě nezaručuje, že je spalování kvalitní. Jeden kilogram dřeva potřebuje pro spálení přibližně stejné množství vzduchu jako člověk pro své dýchání za jeden den. „Oba“ pak vyprodukují přibližně dva kilogramy oxidu uhličitého. Pokud máte v obýváku kamna a vyměnili jste okna, pamatujte na to, že když spálíte 3 kg dřeva za hodinu, budou mít kamna cca 10 kW tepelného výkonu, ale „spotřebují“ přibližně 30 m³ vzduchu.

Častokrát je součástí tohoto otevřeného prostoru také jídelna a kuchyň s digestoří nad sporákem. Ta může odsát dalších cca 150 m³ vzduchu z místnosti. Pokud je „obálka“ domu těsná, může digestoř nasát spaliny do místnosti. Myslete na to, že oheň potřebuje hodně vzduchu a musíte zajistit, aby měl odkud „přijít“ (např. ze sklepa, z chodby, komína). Více o tom, co je nutné proto, aby hořlavina kvalitně shořela, se dozvíte zde.

5. „U starých kotlů přikládej méně a častěji, u automatů a zplyňovacích kotlů do plna“

Jeden ze základních rozdílů mezi moderními automatickými kotli a starými prohořívacími kotli je ve více než řádově rozdílném množství paliva, které hoří ve spalovací komoře. U prohořívacího kotle je celá dávka paliva pro jednu spalovací periodu (několik hodin) přiložena najednou na rošt do spalovací komory. U automatického kotle je palivo do spalovací komory dopravováno postupně s periodicitou v desítkách sekund a množství paliva ve spalovací komoře je o dva řády menší než u prohořívacího kotle, kde se jedná o jednotky až desítky kilogramů. Palivo dopravené do ohniště prochází těmito fázemi: ohřev, sušení (zahřátí a odpaření vody), uvolnění a oxidace prchavé hořlaviny (plamen) a hoření odplyněného zbytku (uhlík – koks, dřevěné uhlí).

Tyto fáze se různě překrývají, ale se zvětšující se dávkou paliva dochází k zvýraznění přechodu jednotlivých fází, takže kvalita spalování je u prohořívacích kotlů výrazně horší než u kotlů automatických. Pokud budeme palivo do prohořívacího kotle přikládat častěji po menších dávkách a k hořlavině se dostane dostatek vzduchu, bude kvalita spalování lepší.

Ve starém kotli se dá topit buď zcela špatně, nebo trochu lépe. Ale i když se budete snažit sebevíc, staré kotle budou ovzduší znečišťovat vždy řádově více než moderní kotle. Starý kotel ročně vypustí do ovzduší přibližně 50 až 200 kg prachu. Nové kotle jsou podstatně kvalitnější, a pokud jsou správně provozovány, potom za rok do vzduchu vypustí méně než 10 kg prachu. To opravdu platí jen při správném zacházení. Zlepšení nastane také u dalších škodlivin. Zplyňovací kotel je ideální zařízení pro spálení suchého dřeva, pokud je provozován při tzv. jmenovitém výkonu, kdy jsou provozní parametry optimální. Proto je více než žádoucí, aby součástí otopné soustavy byla AKUmulační nádoba, do které se ukládá přebytečné teplo tak jako do baterky. Více k tématu přikládání najdete ve videu zde.

6. „Pravidelně čisti kotel, kouřovod a komín“

Nezbytná je údržba kotle, kouřovodu a komínu. Saze a popílek usazený na výměníku včetně zkondenzovaných dehtů se chovají jako izolace a brání předávání tepla spalin otopné vodě. Teplota spalin vycházejících z kotle je vyšší, takže míra využití tepla z paliva se zmenšuje, protože roste takzvaná komínová ztráta, kdy nevyužité teplo vychází komínem ven. Stejně tak se mohou tvořit nánosy v komíně. Ten je nutné čistit zejména kvůli bezpečnosti, protože jinak může dojít k zahoření sazí. Pokud je spalovací proces dlouhodobě nekvalitní, hrozí postupné zanášení až blokace spalinových cest, což způsobuje provozní a bezpečnostní problémy: kotel „netáhne“ a spaliny se částečně uvolňují do místnosti. I drahé spalovací zařízení je „jen“ stroj, stejně jako moderní auto, u kterého nás nijak nepřekvapuje, že s ním jezdíme na pravidelný servis. Údržba a kvalitní nastavení zmenšují rozdíl mezi optimálními parametry (byly dosaženy na zkušebně při „certifikaci“) a reálným provozem. Kouřovod a komín si můžete čistit sami minimálně 3× za rok, ale jednou ročně by vám měl kominík (najdete je na seznamu kominíků) potvrdit, že to děláte správně a předat vám zprávu o kontrole spalinové cesty. Jednou za tři roky byste si měli nechat udělat kontrolu kotle či kamen s teplovodním výměníkem od Odborně způsobilé osoby (seznam OZO), což je méně častěji než STK u auta. Více o čištění spalinových cest ve videu zde.

7. „Používej moderní kotel či kamna (dle svých možností)“

Typ spalovacího zařízení zásadním způsobem ovlivňuje kvalitu spalovacího procesu. Moderní spalovací zařízení znamená použití moderní technologie, ale nemá to nic společného s datem koupě zařízení. Obecně patří mezi kvalitní technologie automatické a zplyňovací kotle, ale i u nich se setkáme s lepší a horší kvalitou. Cena není vždy zárukou lepší kvality, je však možno říct, že se jedná o rozumně použitelný parametr. Obměna spalovacích zařízení je finančně nákladný proces a ne všichni si ho mohou dovolit Nejde totiž jen o nový kotel, ale také o jeho instalaci a přídavné systémy. V dnešní době existují různé dotační programy, které snižují náklady na pořízení nové technologie, jako jsou kotlíkové dotace a Zelená úsporám Light.

Před plánovanou výměnou spalovacího zařízení se poraďte s odborníky, nejen s jejich prodejci a výrobci. Nezapomeňte na to, že součástí zdroje tepla je i spalinová cesta (kouřovod a komín). Spalování tuhých paliv je vždy doprovázeno produkcí znečišťujících látek a cílem by mělo být snížení jejich množství na přijatelnou úroveň. Jedním z nástrojů jsou legislativní požadavky na zvýšení kvality, které jsou uplatňovány při uvádění spalovacích zařízení na trh i při jejich provozu. Tento nástroj není všelék a má samozřejmě svá omezení. V přirovnání s kontrolou kvality automobilů můžeme hovořit o tzv. STK kotle, která říká toto: pokud je vše optimální, může dané spalovací zařízení dosáhnout optimálních emisí škodlivin a účinnosti jako na štítku. Pokud jsou reálné provozní podmínky výrazně odlišné od těch, které byly ve zkušebně, budou i reálné emise a účinnost výrazně odlišné. Reálná provozní účinnost starých spalovacích zařízení je cca 40 až 65 %. U moderních spalovacích zařízení se reálná provozní účinnost pohybuje kolem 80 až 90 %, proto spotřebují i méně paliva.

Dnes legálně prodávané kotle musí plnit Ecodesign, což jsou většinou kotle, které mají minimálně třídu 4 nebo 5. Od roku 2024 nesmí být dle Zákona o ochraně ovzduší (86/2002 Sb.) provozovány kotle, které nemají aspoň třídu kotle 3, 4 nebo 5. Třída kotle je uvedena na štítku výrobku nebo ji dohledáte v návodu či na stránkách jednotlivých výrobců. Zvažovaný zákaz prodeje uhelných kotlů nebyl nakonec ani podán ke schválení. Více o legislativních požadavcích platných v ČR a dalších evropských zemích naleznete pro kotle zde pro kamna, vložky a sporáky zde.

8. „Udržuj teplotu spalin za kotlem mezi 100 až 250 °C“

Kotel či kamna jsou jen obyčejné stroje, které slouží k přeměně chemicky vázané energie paliva na tepelnou energii pro vytápění domácností. Jelikož se nejedná o perpetuum mobile, je v zařízení využita jen část energie paliva, přičemž zbytek energie je nevyužit, tedy „ztracen“. Sto procent mínus jednotlivé ztráty představují účinnost zařízení. Účinnost spalovacích zařízení na pevná paliva se pohybuje od necelých deseti (otevřené krby) až do devadesáti procent (automatické a zplyňovací kotle). U správně provozovaného spalovacího zařízení, je podstatná pouze komínová ztráta. Pokud je spalovací zařízení provozováno špatně, razantně se navýší ztráty únikem hořlaviny v tuhých zbytcích a ve spalinách (černý popel, saze, vysoké koncentrace CO). Velikost komínové ztráty závisí na teplotě spalin a jejich množství. Účinnost spalovacího zařízení jste si schopni orientačně stanovit sami doma. Základní popis tohoto stanovení, včetně návodu na zvýšení provozní účinnosti, naleznete zde. Pokud je při správném přebytku spalovacího vzduchu teplota spalin vyšší než 250 °C, je komínová ztráta zbytečně veliká. Se snižující teplotou spalin se zmenšuje i komínová ztráta a roste míra využití energie z paliva. Pokud by ovšem byla teplota spalin moc nízká (dle typu zařízení menší než cca 100 až 150 °C), hrozí kondenzace vodní páry a dehtů, což snižuje životnost komínu i kotle. Jaké jsou optimální teploty spalin pro jednotlivé typy spalovacích zařízení se dozvíte zde.

9. „Nevyhazuj teplo oknem, nepřetápěj a top jen tam, kde potřebuješ“

Spotřebu tepla ovlivňují parametry stavby, způsob jejího využívání a také požadovaná teplota v jednotlivých místnostech a chodbách obytných domů. Zvažte, kde potřebujete jak topit a optimalizujte spotřebu tepla (termostatické hlavice, řízená regulace). Snížení teploty v místnostech o 1 °C ušetří přibližně 6 % ročních nákladů na vytápění. Více viz zde.

10. „Top tak, jak chceš, aby topil Tvůj soused“

V Knize knih je v Matoušově evangeliu 7/12 uvedeno: „Jak byste chtěli, aby lidé jednali s vámi, tak vy jednejte s nimi; v tom je celý Zákon, i Proroci“. Cokoliv k tomuto dodávat by bylo zbytečné. SMOKEMANovo desatero správného topiče nepředstavuje vyčerpávající pravidla, ale pokud se jimi budeme řídit, mohlo by se celkové množství znečišťujících látek vypuštěných z „malých“ komínů zmenšit, což částečně napomůže lepší kvalitě vzduchu, který dýcháme. K jednotlivým bodům desatera existují hraná videa i animovaná/vysvětlující. Spojená videa jsou zde.