Plynové spotřebiče (I)

1. Oblasti použití zemního plynu
Plynové spotřebiče jsou zařízení, ve kterých se zemní plyn spaluje pro účely tepelné úpravy pokrmů (vaření, pečení, grilování aj.), vytápění, ohřevu užitkové vody, svícení, centrální výroby tepla a pro nejrůznější technologické účely.

Podle účelu použití se plynové spotřebiče dělí na skupiny:

a) domácí spotřebiče
b) spotřebiče ve službách (komunální spotřebiče)
c) spotřebiče pro výrobu tepla
d) průmyslové plynové spotřebiče
e) zvláštní spotřebiče
f) plynové sporáky a vařiče
g) průtokové a zásobníkové ohřívače užitkové vody
h) teplovodní a kombinované kotle

b) Spotřebiče ve službách a sociální sféře (komunální spotřebiče)

• velkokuchyňské spotřebiče (sporáky, varné kotle, ohřívací stoly, smažicí pánve, cukrářské pece, ohřívací stoličky)
• prádelnové spotřebiče (pračky, sušárny prádla, žehlicí stroje aj.)
• spotřebiče ve výrobě potravin (pekařské pece, plynové udírny aj.)
• plynové hořáky pro řemeslné práce (opalování, letování aj.)

c) Spotřebiče pro výrobu tepla

• plynové kotle (teplovodní, horkovodní, parní nízkotlaké a středotlaké)
• plynové ohřívače vzduchu pro teplovzdušné vytápění
• plynová tepelná čerpadla
• kogenerační jednotky aj.

d) Průmyslové plynové spotřebiče

• strojírenské a hutnické pece
• sklářské pece
• keramické pece
• pece ve výrobě stavebních hmot aj.
• technologické ohřevy

e) Zvláštní plynové spotřebiče

• kremační pece, pece na spalování nemocničních odpadů aj.
• sušení sladu, varny piva, pražírny kávy, oříšků aj.
• speciální technologické ohřevy (ohřevy lázní, povrchové kalení, opalování tkanin, žíhání nábojnic, ohřevy zápustek, sušení pánví, ohřevy železničních nákolků aj.)
• plynové lampy

2. Provedení plynového spotřebiče
ČSN EN 1749 rozděluje plynové spotřebiče do tří základních kategorií. Společnými znaky jednotlivých kategorií plynových spotřebičů jsou způsob přívodu spalovacího vzduchu do spotřebiče a způsob odvodu spalin ze spotřebiče:

1. Vzduch pro provoz spotřebiče se přivádí z prostoru, kde je spotřebič instalován, a spaliny jsou odváděny do téhož prostoru (kategorie A)
2. Vzduch pro provoz spotřebiče se přivádí z prostoru, kde je spotřebič instalován, a spaliny jsou odváděny do venkovního prostoru (kategorie B)
3. Vzduch pro provoz spotřebiče se přivádí z venkovního prostoru a spaliny jsou rovněž odváděny do venkovního prostoru (kategorie C)

Kategorie A
Počet plynových spotřebičů v této kategorii je největší ze všech uvedených kategorií. Patří sem plynové sporáky, vařiče, některé typy průtokových ohřívačů vody ale i velkokuchyňské spotřebiče, laboratorní a sklářské kahany aj. Typickým představitelem této kategorie je plynový sporák.

Kategorie B
Do této kategorie patří převážná většina plynových kotlů s atmosférickými hořáky, dále některé typy topidel, průtokové ohřívače vody zapojené do komína nebo s vlastním kouřovodem. Do podskupiny B₁ patří v této kategorii spotřebiče, vybavené přerušovačem tahu (obr. 1). Do podskupiny B₂ patří spotřebiče bez přerušovače tahu. Kategorie B má celkem 5 podskupin, které se liší konstrukčním provedením (přirozený odtah spalin, odtah spalin ventilátorem aj.).

Kategorie C
Do této kategorie plynových spotřebičů patří převážně plynové kotle s různým konstrukčním provedením přívodu spalovacího vzduchu z vnějšího prostoru a odvodem spalin do vnějšího prostoru. Patří sem především závěsné plynové kotle s přívodem vzduchu a odvodem spalin na fasádu, s přirozeným nebo umělým tahem, dále kotle se samostatným kouřovodem, podokenní plynová topidla aj. Tato kategorie má celkem 8 poskupin podle konstrukčního uspořádání spotřebiče. Typickými přestaviteli podskupiny C₁ jsou tzv. turbokotle (obr. 2) a plynová topidla s přirozeným tahem (obr. 3).

Obr. 1

Obr. 2

Obr. 3

3. Domácí plynové spotřebiče
V České republice jsou v současné době v provozu přibližně tyto počty jednotlivých typů domácích plynových spotřebičů:
3 100 000 plynových sporáků a vařičů
800 000 průtokových ohřívačů vody
800 000 plynových kotlů
400 000 lokálních plynových topidel

Z tohoto počtu je asi 55% spotřebičů starších 20ti let. Vedle nových moderních kotlů s účinností 90 až 93 % jsou v provozu i kotle s účinností 75 až 80 %.

Pro konstrukci, výrobu, zkoušení a provoz plynových sporáků a vařičů platí ustanovení normy ČSN EN 30-1-1 - Varné spotřebiče na plynná paliva pro domácnost.
Pro průtokové ohřívače vody platí ČSN EN 26 - Průtokové ohřívače vody s atmosférickými hořáky na plynná paliva pro ohřev užitkové (pitné) vody.
Podle těchto norem je nejvyšší přípustná hodnota obsahu oxidu uhelnatého ve spalinách CO_max = 0,1% (1000 ppm).

Plynové sporáky
Plynový sporák (obr. 4) je plynový spotřebič sloužící k tepelné úpravě pokrmů vařením, pečením, případně grilováním.

Obr. 4

Legenda: 1 - příklop 2 - vařidlová mřížka 3 - 6 - vařidlové hořáky 7 - ovládací panel 8 - ovládací knoflíky 9 - pečicí plech 10 - rošt trouby 11 - dno trouby 12 - dvířka 13 - troubový hořák 14 - dvířka odkládacího prostoru 15 - sokl

Plynový sporák sestává obvykle ze čtyř vařidlových hořáků opatřených vařidlovou mřížkou pro umístění nádob. Na obr. 5 je znázorněn vařidlový hořák plynových sporáků MORA s piezoelektrickým zapalováním plamene.

Obr. 5 Legenda: 1 - vařidlová deska; 2 - zapalovací elektroda; 3 - ústí hořáku; 4 - plynová tryska; 5 - regulační šroub primárního vzduchu

Obr. 6 Legenda: 1 - troubový hořák; 2 - dno trouby; 3 - přední stěna trouby; 4 - grilovací hořák

V tělese sporáku je vestavěna plynová nebo elektrická trouba (kombinovaný sporák). V dolní části plynové trouby je umístěn troubový hořák a v horní části trouby je umístěn grilovací hořák (obr. 6).

Moderní plynové sporáky jsou vybaveny dalšími funkcemi jako jsou např.:
- elektrické osvětlení trouby
- pojistky plamene vařidlových hořáků
- otočný gril apod.

Typy plynových sporáků používaných v českých domácnostech:
- sporáky MORA se čtyřmi hořáky, trouba s termostatem cca 50%
- sporáky MORA se čtyřmi hořáky, trouba bez termostatu cca 20%
- sporáky MORA se čtyřmi hořáky, trouba s termostatem a grilem cca 10%
- sporáky MORA kombinované (plynové vařidlové hořáky, elektrická trouba s grilem) cca 10%
- ostatní plynové sporáky a plynové vařiče cca 10%

Rozměry plynových sporáků jsou unifikované:
výška - 850 mm
půdorysný profil 600x600 nebo 500x500 mm

V tab. 1 jsou uvedeny průměry plynových trysek pro zemní plyn a jmenovité výkony vařidlových hořáků a troubového hořáku plynových sporáků MORA vyráběných od r. 1987:

Troubové hořáky jsou ovládány jednocestným plynovým termostatem a termoelektrickou pojistkou plamene.

Plynový termostat slouží k automatickému udržování zvolené teploty v troubě řízením průtoku zemního plynu do plynové trysky troubového hořáku. Termostat pracuje na dilatačním principu. Čidlo termostatu je umístěno na zadní stěně trouby a prostřednictvím roztažné náplně ovlivňuje mechanizmus termostatu, který otevírá nebo přivírá průtok zemního plynu.

Termoelektrická pojistka plamene slouží k zabezpečení troubového hořáku proti nekontrolovanému zhasnutí. Pojistka pracuje na principu vzniku elektromotorické síly při zahřívání termočlánku plamenem hořáku. Vzniklé napětí udržuje pomocí elektromagnetu otevřený plynový ventil. Při zhasnutí hořáku a ztrátě napětí uzavře pružina plynový ventil. Při zapalování hořáku se síla pružiny překonává mechanickým stlačením tlačítka pojistky.

Výhody vaření na plynových sporácích ve srovnání s elektrickými sporáky
Hlavní výhodou vaření na plynovém sporáku je jeho pohotovost. Vařidlový hořákdává ihned po zapálení plamene plný výkon, který lze plynule regulovat od jmenovité hodnoty do hodnoty "sporo". Při vaření na plynovém sporáku lze používat, na rozdíl od elektrických sporáků, i nádoby s nerovným dnem. Plamen hořáku působí na celou plochu dna nádoby a předává varné nádobě teplo s vysokou účinností ohřevu. Při vaření na elektrickém sporáku vzniká mezi nerovným dnem a vařidlovou plochou vzduchová mezera, která snižuje účinnost přenosu tepla do varné nádoby. Stejné tepelné ztráty však vznikají i při vaření na plynovém plameni s použitím vařidlových plotének, které je vhodné používat pouze při potřebě nepřímého ohřevu nádoby (vaření, případně smažení pokrmů, které jsou náchylné k připálení).

Důležitým momentem pro hospodárné využití zemního plynu při vaření je volba přiměřené velikosti nádoby v poměru k objemu vařeného pokrmu. Příliš velký průměr dna nádoby brání efektivnímu přístupu sekundárního vzduchu k plamenům hořáku a způsobuje snížení teploty plamene na styku s plochou dna nádoby, případně i nedokonalé spalování zemního plynu. Při příliš malém průměru varné nádoby plameny hořáku přesahují průměr dna nádoby. To snižuje účinnost využití zemního plynu.

V tab. 2 jsou uvedeny spotřeby zemního plynu a účinnosti vaření pro různé velikosti varných nádob a jejich obsahy.

Z tab. 2 vyplývá, že pro dosažení optimální spotřeby zemního plynu při vaření pokrmů je vhodné použití těchto kombinací varných nádob a vařidlových hořáků:

Použití poklice snižuje spotřebu zemního plynu o cca 6%. Použití litinové ploténky pod hrncem zvyšuje spotřebu zemního plynu o cca 50%.

Pro srovnání účinnosti vaření na plynovém a elektrickém sporáku byla provedena zkouška ohřevu vody na ploténce elektrického sporáku s hrncem velikosti 3 s poklicí a s obsahem vody 2 litry. Při podmínkách shodných s ohřevem zemním plynem byla zjištěna účinnost ohřevu cca 35 % a doba ohřevu delší o 40 %.

Postup při vaření K vaření je z hlediska hospodárnosti vhodné používat nižší a širší nádoby. Je nutno dbát na to, aby plameny varných hořáků dosahovaly max. do dvou třetin průměru dna varné nádoby (viz obr. 7). Příkon hořáku je možno regulovat kohoutem v rozmezí poloh "maximální příkon" - "sporo příkon". Po uvedení pokrmu do varu je nutno příkon snížit na min. hodnotu, která postačuje k udržení varu.

Obr. 7

Plynové vařiče
Plynový vařič obvykle sestává z jednoho nebo dvou vařidlových hořáků, vařidlové desky a odnímací nerezové mřížky (obr. 8). Některé typy vařičů jsou vybaveny piezoelektrickým zapalovačem plamene. Pro kempingové účely slouží propan-butanové přenosné vařiče s jedním nebo dvěma vařidlovými hořáky. Vařiče jsou buď přímo našroubovány na 2 kg PB láhvi (obr. 9), nebo jsou s ní spojeny hadicí.

Obr. 8

Obr. 9

Zásady hospodárného vaření se zemním plynem

1. Vařit pouze s dokonale seřízenými vařidlovými hořáky
2. Pro vaření vybrat přiměřenou velikost vařidlového hořáku
3. Pro vaření volit nižší nádoby s průměrem dna přesahujícím viditelný plamen hořáku o cca 2 až 3 cm
4. Vařit pouze potřebný objem vody
5. Před vařením seřídit optimální výkon vařidlového hořáku a po dosažení bodu varu výkon hořáku snížit na hodnotu postačující k udržení varu
6. Pokud to dovoluje druh vařeného pokrmu, vařit na volném plameni bez varné ploténky
7. Důsledně používat poklice na varné nádoby
8. Pravidelně kontrolovat těsnost dvířek trouby a při pečení otevírat dvířka minimálně a pouze na dobu nezbytně nutnou k úpravě pečeného pokrmu
9. Při pečení jednotlivých pokrmů používat ověřené hodnoty teplotních stupňů troubového termostatu
10. Minimálně jedenkrát za rok zajistit u odborného servisu vyčistění a seřízení všech plynových hořáků

Průtokové ohřívače vody
Průtokový ohřívač vody je plynový spotřebič s kontinuálním ohřevem vody a stálou teplotou vody při jejím trvalém odběru. Průtokové ohřívače vody jsou obvykle řešeny jako spotřebiče provedení B, t.j. se zaústěním spalin do komínu přes přerušovač tahu a přívodem spalovacího vzduchu z prostředí, v němž je průtokový ohřívač umístěn. Na obr. 10 je znázorněno funkční schema průtokového ohřívače.

Obr. 10

Legenda: 1 - rám ohřívače 2 - usměrňovač tahu 3 - výměník tepla 4 - hořák 5 - plynová armatura 6 - vodní armatura 7 - termoelektrická pojistka 8 - regulátor tlaku plynu 9 - piezoelektrický zapalovač 10 - zapalovací hořák 11 - volič teploty vody 12 - volič příkonu plynu 13 - tlačítko TEP 14 - omezovač 16 - termočlánek termoel. pojistky 17 - filtr zapalovacího hořáku 18 - filtr vody 19 - regulátor průtoku vody 20 - ventil pozvolného zapalovaní 21 - Venturiho trubice

Průtokové ohřívače jsou zavěšeny na stěně místnosti. Moderní průtokové ohřívače jsou i v provedení C. Funkce hořáku průtokového ohřívače vody spočívá na principu přívodu studené vody do vodní armatury přes Venturiho trubici. Rozdíl tlaků vody ovládá membránový ventil, který otevírá nebo uzavírá ventil plynový, který řídí přívod plynného paliva do hořáku průtokového ohřívače.
Hořáky starších typů průtokových ohřívačů vody jsou vybaveny zapalovacím hořáčkem, termoelektrickou pojistkou plamene a piezoelektrickým zapalovačem. Novější průtokové ohřívače jsou vybaveny elektronickým zapalováním plamene při každém odběru vody. Elektronické zapalování plamene hořáku průtokových ohřívačů přináší ve srovnání s ohřívači vybavenými trvale zapálenými zapalovacími hořáčky roční úsporu zemního plynu ve výši cca 1 200 Kč.

Zásobníkové ohřívače vody
Teplota vody v zásobníkovém ohřívači je regulována pomocí dilatačního termostatu, který ovládá ventil přívodu plynného paliva do hořáku ohřívače. Při odběru vody její teplota klesá. Plynový hořák zásobníkového ohřívače vody je vybaven zapalovacím hořáčkem a termoelektrickou pojistkou plamene. Zásobníkové ohřívače malých výkonů bývají konstruovány v provedení A, tj. s přívodem spalovacího vzduchu z místnosti, ve které je ohřívač umístěn, a s odvodem spalin rovněž do této místnosti. U zásobníkových ohřívačů větších výkonů jsou spaliny odváděny do komína přes přerušovač tahu nebo je odtah spalin nucený, přes vnější obvodovou stěnu objektu.

Přenosné plynové zářiče Přenosný plynový zářič (teplomet) je plynový spotřebič, který slouží pro přitápění místností, případně kempingových obytných prostor (obr. 11). Přenosný plynový zářič sestává z plynového hořáku umístěného v ohnisku kovového reflektoru. Zářič je našroubován na 2 kg PB láhvi. Výkon zářiče je cca 1 kW při povozním přetlaku cca 0,25 MPa. Spaliny ze zářiče odcházejí do prostoru, v němž je zářič umístěn, a zářič proto není vhodný pro dlouhodobý provoz.

Obr. 11

Plynová topidla
Plynová podokenní topidla jsou lokální plynová topidla určená k montáži na zeď, s nasáváním spalovacího vzduchu z vnějšího prostředí a odvodem spalin přes obvodovou stěnu objektu do vnějšího prostředí - provedení C₁ (obr. 12). Nejznámější typy těchto topidel jsou topidla WAW, GAMAT 4000, BETA, M0RA aj.). Plynová topidla jsou vybavena piezoelektrickým zapalovačem nebo elektronickým zapalováním, termoelektrickou pojistkou plamene a termostatem.

Obr. 12

Plynová kachlová kamna a krby
Plynová kachlová kamna a krby (obr. 13, 14) patří mezi moderní lokální plynová topidla určená pro vytápění reprezentačních místností rodinných domů, rekreačních objektů apod.

Obr. 13

Obr. 14

Pro konstrukci, výrobu, zkoušení a provoz plynových topidel platí norma ČSN EN 613.