Plyn ve vytápění (II)

Zásady hospodárného provozu
Energetické ztráty při provozu plynového kotle
Snem asi každého odběratele zemního plynu je, aby v maximální míře využil tepelnou energii uvolněnou při spalování zemního plynu. Bohužel není možné uvolněnou energii využít stoprocentně, ale této hranici se lze velice přiblížit.

Komínová ztráta
Komínová ztráta udává, kolik tepla uvolněného spálením plynu odchází ve spalinách do ovzduší. Je daná konstrukcí plynového kotle a je uživatelem plynového kotle prakticky neovlivnitelná. Ten má jedinou možnost, jak komínovou ztrátu ovlivnit. Výkon plynového kotle se výrobcem uváděným hodnotám blíží pouze v případě, že je správně seřízen a nemá zanesený výměník.

Ztráta sáláním
Ztráta sáláním udává, kolik tepla se vyzáří do okolí z povrchu kotle. V této oblasti došlo v posledních dvou desetiletích díky vývoji tepelných izolací k významnému poklesu těchto ztrát.

Ztráty v pohotovostním stavu
Tento typ ztrát lze, na rozdíl od komínové ztráty a ztráty sáláním, ovlivnit. Po odstavení hořáku dochází ke chladnutí tělesa kotle. Toto teplo ale nelze využít pro vytápění. Při opětovném zapálení hořáku se musí část tepla využít na zpětné ohřátí kotlového tělesa (obr.5).

Obr.5 - Vliv výkonu na počet startů plynového kotle

Tyto ztráty lze ovlivnit např. instalací komínové klapky, která omezuje prosávání vzduchu kotlovým tělesem v dobách, kdy nehoří hořák. Důležité je i správné dimenzování výkonu kotle - zbytečně velký výkon zvyšuje počet startů plynového kotle - čím větší počet startů, tím jsou větší ztráty v pohotovostním stavu a naopak nižší stupeň využití.

Účinnost plynových spotřebičů
Účinnost plynových spotřebičů patří mezi parametry, které vypovídají o technickém řešení spotřebiče a hospodárnosti jeho provozu. Účinnost stanovuje výrobce kotle a ověřuje ji při posuzování shody kotle se základními požadavky autorizovaná osoba. Nařízení vlády č.180/1999 udává minimální hodnoty účinnosti plynových kotlů při jmenovitém výkonu v rozmezí 4 až 400 kW (tab.5).

Typ kotle	Střední teplota vody (°C)	Požadovaná minimální účinnost při jmenovitém výkonu (%)
standardní	70	84 + 2 . log Pk
nízkoteplotní	70	87,5 + 1,5 . log Pk
kondenzační	70	91 + 1 . log Pk

Tabulka 5

Výrobcem stanovené účinnosti ale udávají hodnoty, kterých kotle dosáhly v podmínkách zkušebny. V reálném provozu se ale podmínky výrazně liší. Proto je nutné brát hodnotu udávané jmenovité účinnosti pouze jako orientační hodnotu a ověřit si efektivitu provozu plynového kotle až v reálném provozu.

Roční účinnost
Pro posouzení hospodárnosti provozu plynového spotřebiče je důležitější než hodnota účinnosti při jmenovitém výkonu hodnota roční účinnosti nebo nověji ročního stupně využití. Jeho hodnota (na rozdíl od jmenovité účinnosti, která vyjadřuje účinnost za ustáleného provozu při jmenovitém výkonu), zahrnuje i všechny ztráty, které jsou závislé na teplotě kotlové vody a vytížení kotle.

U standardních kotlů je postup stanovení ročního stupně využití celkem jednoduchý. Po celou dobu odchází z kotle do systému topná voda o stejné teplotě, takže lze podle vlastností kotle stanovit faktor pohotovostních ztrát, jehož velikost závisí na výkonu kotle a jeho stáří. Roční stupeň využití pak lze stanovit s využitím rovnice


kde je

η_r - jmenovitá účinnost kotle (%)
b  - doba provozní pohotovosti kotle (hod)
b_k - doba provozu kotle na plný výkon (hod)
q_b - faktor pohotovostních ztrát

Jak vyplývá z uvedené rovnice, čím je kratší doba využití plynového kotle na plný výkon v průběhu topné sezóny, tím je nižší stupeň využití. Proto není vhodné při koupi plynového kotle zvolit kotel s výkonem vyšším, než je hodnota stanovená projektem. Jiná situace je u nízkoteplotních a kondenzačních kotlů. Tyto kotle nepracují s konstantní teplotou topné vody, ale tuto teplotu lze podle potřeby v průběhu topné sezóny měnit podle požadavku dodávky tepla na vytápění. S nižší teplotou topné vody dochází k lepšímu vychlazení spalin, takže klesá nejen komínová ztráta, ale také ztráta sáláním. Vedle toho mají tyto kotle vysoce účinnou tepelnou izolaci, která dále snižuje ztráty sáláním.

A)

B)

Obr.6 - Porovnání vyžití tepla při dílčím zatížení u standardního (A) a nízkoteplotního (B) kotle

Jak je vidět z obr.6, mají nízkoteplotní kotle v širokém rozsahu výkonu stabilní průběh stupně využití. Tím se odlišují od standardních kotlů. Ještě výraznější nárůst stupně využití je vidět u kondenzačního kotle v rozsahu výkonu do 50 %jmenovitého výkonu vlivem kondenzace vodní páry. Jelikož průběh teploty topné vody u nízkoteplotních a kondenzačních kotlů není konstantní, nelze použít pro stanovení stupně využití již uvedenou rovnici. Výpočet stupně využití pro tyto typy kotlů stanovuje DIN 4702 - nejprve se změří stupeň využití kotle při pěti různých částečných zatížení kotle. Ta odpovídají typickému provozu kotle v průběhu roku. Z výsledků se pak stanoví normovaný stupeň využití plynového kotle.

Moderní způsoby vytápění
Zemní plyn lze využívat pro vytápění i v kombinaci s ostatními palivy a energiemi.

Systém Enplan
Snem velké části obyvatelů bytů i domků je kombinace výhod centrálního a individuálního vytápění - nemuset se starat o dodávku paliva, ale topit si podle vlastní potřeby. Řešením je systém Enplan, který po úspěšném zavedení na britských ostrovech (cca 0,5 mil. instalací) je již zhruba 10 let k dispozici i v ČR.

Základním prvkem systému Enplan je jednoduchý, ale brilantní nápad - vložení integrovaného zásobníku tepla mezi zdroj a odběr tepla. Každý uživatel systému Enplan má v bytě zásobník tepla, který má v sobě dva výměníky tepla - jeden pro vytápění a druhý pro přípravu teplé vody. Zásobník je napájen teplou vodou z centrálního rozvodu, kterou odebírá v případě vzniku potřeby v bytě na vytápění nebo ohřev vody. Kotel, který zajišťuje dodávku topné vody do celého systému pak může pracovat s nižšími ztrátami. A výsledek? Výrazné zlepšení efektivity, které přináší značné úspory na provozních nákladech.

V obytných budovách tak modulární systém Enplan umožňuje, aby každý byt měl svůj vlastní integrovaný zásobník tepla s vlastním měřením spotřeby tepla a tím byl oddělenou jednotkou s možností samostatného provozu. Uživatel bytu tak neplatí za dodávku tepla podle údajů jednotlivých v bytech instalovaných měřidel, ale za skutečně vykázanou spotřebu tepla.

Vytápění kombinované s řízeným větráním a využitím části tepla odcházejícího z vytápěného prostoru
Pro udržení optimálních podmínek v obývaných prostorech je nezbytně nutné zajistit dostatečnou výměnu vzduchu, protože při nízké intenzitě větrání se mohou zhoršovat mikroklimatické podmínky. Infiltrace se na celkových tepelných ztrátách podílí cca z 25 %. Množství odcházejícího vzduchu tedy představuje významný energetický potenciál, který lze částečně využít. Účinným způsobem, jak zajistit výměnu vzduchu na požadované míře a zároveň využít energetický potenciál odcházejícího vzduchu, je systém větrání a vytápění s částečným zpětným získáváním tepla (obr.7).

Obr.7 - Systém vytápění a větrání s částečným získáním tepla odcházejícího vzduchu
1 - kotel, 2 - předehřev větracího vzduchu, 3 - teplovodní okruh, 4 - vstup vzduchu do obytných místností, 5 - odtah vzduchu,
6 - výměník tepla, 7 - vstup venkovního vzduchu, 8 - odvod vzduchu, 9 - ventilátory, 10 - filtry

Vzduch je odsáván z místností, které mohou být exponovány zápachem nebo vlhkostí (koupelny, kuchyně, WC), a je společně se spalinami z kotle veden do výměníku, kde předehřívá čerstvý vzduch, který je pak přiváděn do obytných místností. Tímto způsobem lze využít až 50 % energetického potenciálu odcházejícího vzduchu, neboli snížit spotřebu plynu o 10 -15 %.

Využití solární energie při vytápění plynem
Nutnost předcházet v budoucnosti možným ekologickým problémům nutí konstruktéry k řešení racionálního využívání zemního plynu společně s obnovitelnou energií, nejčastěji sluneční.Kombinace plynového vytápění se slunečními kolektory je velmi účinná, zejména v jarních a podzimních měsících, kdy zisk ze sluneční energie je zcela nebo částečně postačující na krytí tepelných ztrát objektů.

Voda ohřátá na potřebnou teplotu v solárním kolektoru se vede do vyrovnávacího zásobníku, odkud je pak využívána pro vytápění. V případě, že intenzita slunečního svitu je nedostatečná, je možné vodu přihřívat v plynovém kotli. Tento systém je možné účinně využívat i pro přípravu teplé vody.