Volba topného systému, nejlepší cesta k úsporám

Jakkoliv nám může být ten či onen typ paliva či způsob vytápění více či méně sympatický, při výběru se nutně musíme řídit možnostmi danými oblastí, ve které se vytápěný objekt nachází, pořizovacími a instalačními náklady a v neposlední řadě i celkovými náklady na vytápění.

Doposud se nejčastěji využívají fosilní paliva, tedy pevné, kapalné nebo plynné látky, které vznikly v prehistorické době z biomasy a které při slučování s kyslíkem uvolňují tepelnou energii. Jedná se tedy především o hnědě a černé uhlí, ropu a zemní plyn.

Fosilní paliva jsou také základem pro výrobu řady umělých paliv: koksu, topného oleje nebo zkapalněných plynů.

Většina z fosilních a na jejich bázi vytvořených umělých paliv, však pro využití v domácnosti neodpovídá současným požadavkům na komfort a pochopitelně ani na čistotu ovzduší. Výjimkou je zemní plyn.

Kondenzační kotle

Vzhledem k tomu, že je náš seriál zaměřený na energetické úspory, záměrně přeskočím klasické plynové kotle, které se pro mnohé staly standardem. Z hlediska čistoty spalování jde určitě stále o výrazně ekologičtější cestu než kotle na pevná fosilní paliva, ale z hlediska úspor bychom je měli brát spíše jako jakýsi základ, vůči kterému chceme dosáhnout lepších výsledků.

Samozřejmě i topný systém s klasickým nízkoteplotním plynovým kotlem lze přivést k výrazným úsporám náhradou zastaralého typu za novější, díky kvalitní regulaci, dobré údržbě a s pomocí dalších faktorů. To ale v zásadě platí o všech typech vytápění. Pojďme tedy rovnou ke kotlům kondenzačním.

Jedná se o poměrně moderní zdroje tepla, které zvyšují využití energie zemního plynu. Vykazují vysokou tepelnou účinnost až 110 %, přičemž nízkoteplotní kotle mívají účinnost do 92 %.

Základem jejich zvýšené účinnosti je využití odpadního tepla, které jinak uniká komínem či kouřovodem z objektu. Při ochlazování spalin zemního plynu získaných pod teplotu 58 °C, začne kondenzovat vodní pára.

Na teplosměnných plochách kotle se pak uvolňuje teplo, obsažené v zachyceném kondenzátu. To se přenáší oběhovou vodou do tepelné soustavy, čímž se zvyšuje využití energie zemního plynu a následně snižuje spotřeba plynu.

Teplo, které lze získat z úplné kondenzace, to je při ochlazení spalin na referenční teplotu 25 °C, tvoří 11 % spalného tepla, přičemž spalné teplo zemního plynu dosahuje 11 kWh/m3.

Při nižších tepelných výkonech kotle proti jmenovitému výkonu je množství spalin nízké a nízká je také teplota oběhové vody vstupující do kotle. Tím se dosáhne sníže-ní teploty výstupních spalin. tedy také zvýšení účinnosti kotle. Toho lze úspěšně využít v nízkoteplotních topných soustavách s teplotami kolem 40 °C, vhodných pro podlahové a stěnové vytápění s vysokým komfortem.

Z uvedeného je tedy patrné, že je nutné klást důraz na propočet tepelné soustavy. Ta musí zajistit, aby vychlazení zpětné vody, která vstupuje do kotle, bylo co největší. Nízká teplota zpátečky zajistí větší ochlazení spalin, a tím i vyšší účinnost kotle.

Kondenzační kotle však kladou zvýšené nároky na provedení komína a jeho odkouření. Rozhodně tedy nelze projekt přechodu na kondenzační kotel provádět svépomocí, bez přesného výpočtu a odborných znalostí.

Dřevo, štěpka, brikety a pelety

Nejblíže klasickému spalování tuhých fosilních paliv je využití dřevní hmoty. Jde vlastně o biomasu v různých formách. Pro využití v rodinném domě jsou nejvhodnější formou pelety. Vyrábějí se lisováním nejenom z dřevního odpadu, ale i z odpadu papírenského průmyslu či třeba ze slámy.

Díky malým rozměrů jednotlivých pelet jde prakticky o sypkou hmotu, kterou lze velmi snadno dopravovat, skladovat a ze zásobníků automaticky a podle potřeby přesně dávkovat přímo do spaliště. Díky tomu je možné zajistit dostatečný komfort s automatizovaným provozem a s výrazně menšími dopady na životní prostředí i naši peněženku než v případe pevných fosilních paliv.

Teplo ze slunce

Sluneční záření lze pro potřeby vytápění využívat pasivním nebo aktivním způsobem. U prvního z nich jde především o úpravy stavebně konstrukčních prvků tak, aby došlo k navýšení akumulační schopnosti pláště budovy.

Aktivní soustavy nejčastěji využívají kapalinové kolektory pro přípravu teplé vody, ohřev bazénové vody a případně pro přitápění objektu nízkoteplotní topnou soustavou.

V poslední době se úspěšně využívají také systémy založené na předehřívání vzduchu v solárním kolektoru, a jeho následném vhánění do objektu. Zde je zapotřebí zajistit rovnoměrný průchod předehřátého vzduchu jednotlivými místnostmi a následně jeho vyvedení ven tak, aby bylo dosaženo co nejúčinnější cirkulace.

Výhodou takových kolektorů je, že nezamrzají a zachycují sluneční teplo i v zimním období. Průchod vzduchu je zajištěn ventilátorem, který je aktivován až ve chvíli dostatečného předehřátí. Nedochází tedy ke zbytečným tepelným ztrátám v době, kdy není dostatek sluneční energie.

V neposlední řadě je výhodou takového řešení i kvalitní provětrávání budovy v průběhu celého roku bez velkých nároků na spotřebu elektrické energie. Jde tedy o systém vhodný i pro provětrávání a předehřívání vlhkých budov, které nejsou celoročně obývané, například rekreačních objektů.

Další možností je přeměna sluneční energie na elektrickou pomocí solárních panelů. Nevýhodou tohoto řešení je poměrně vysoká pořizovací cena panelů a primárně není takové řešení v našich podmínkách ani příliš účinné. Pokud je však elektrická energie z panelů využita k pokrytí běžné spotřeby v domácnosti, a její přebytky poslouží k předehřevu užitkové vody či nízkoteplotního vytápění, nebo k akumulaci tepla pro pozdější postupné využití, pak i takový systém může výrazným způsobem přispět ke snížení výdajů za teplo a teplou vodu.

Tepelná čerpadla

Prakticky všude kolem nás je přírodní teplo, které může je obnovitelným a tedy i ekologickým zdrojem. Je obsažené v okolním vzduchu, v zemi a ve vodě. Toto teplo může být tepelným čerpadlem převedeno na teplo s vyšší teplotou, a lze ho tak využít i pro vytápění a pro přípravu teplé vody.

Tepelné čerpadlo pracuje na obdobném principu jako lednice. Na jedné straně teplo odebírá a na druhé ho v koncentrovanější podobě zase vydává.

V uzavřeném okruhu je kompresorem poháněným elektromotorem zajišťován oběh pracovní látky. Ta, za nízkého tlaku ve výparníku odnímá teplo z okolního prostředí (vzduchu, vody či země, tedy nízkopotenciálního zdroje tepla). Dochází k vypařování kapalného chladiva, které se mění v páru.

Páry z výparníku jsou odsávány a stlačeny kompresorem na kondenzační tlak a putují do kondenzátoru, kde předávají kondenzační teplo ohřívané látce a mění své skupenství na kapalné. Po snížení tlaku ve škrticím ventilu je přiváděno zpět do výparníku, čím uzavírá okruh svého oběhu a teplené výměny.

Teplo přenášené z výparníku do kondenzátoru se zvětšuje o teplo, které vzniklo v kompresoru přeměnou z hnací elektrické energie, takže topný výkon tepelného čerpadla je součtem obou vložených energií a je vždy větší než energie hnací. Podíl tepla odebraného z prvního prostředí, které je k dispozici zdarma, je asi 60 až 70 % z celkovém tepla převáděného do druhého prostředí.

Na topném výkonu se podílí také elektrická energie, která se musí zaplatit, asi 30 až 40 %. Z jedné kWh elektrické energie může tepelné čerpadlo získat asi 2,5 až 3,5 kWh tepla. Maximální teplota teplonosné látky vytápěcí soustavy bývá omezena na 55 °C. Teplota teplonosné látky musí být co nejnižší, což vyžaduje použití nízkoteplotních vytápěcích soustav, např. podlahových nebo stěnových, které pracují s teplotami vody i 40 °C. Naopak soustava s otopnými tělesy pracuje s teplotami vyššími než 60 °C.

V zimním období jsou tedy nejlépe využitelná tepelná čerpadla využívající teplo spodních vod či zemních vrtů z hloubek, kde je zaručena konstantní teplota i při velkých mrazech. Instalace takového systému však vyžaduje větší investiční náklady.

Naopak snadnější cestu poskytují tepelná čerpadla využívající teplotu okolního vzduchu. Ty velmi efektivně využijí okolních teplot v letních měsících pro ohřev užitkové vody a sníží náklady na vytápění i v období zimy. V nejchladnějších dnech, kdy je zapotřebí nejvyšší výkon, je však k dispozici nízký tepelný výkon a tepelné čerpadlo by v takovém případě nepracovalo efektivně. Proto je nutné počítat s instalací kotle pro pomocné vytápění.

Topná soustava

Zdroj tepla je jen jednou z nezbytných součástí topné soustavy. Důležitou úlohu však má i proces efektivní distribuce tepla po vytápěném objektu a vhodný způsob ohřevu místností či užitkové vody. Nejběžnější způsobem je distribuce teplovodní vytápěcí soustavou.

Potrubní rozvody jsou tvořeny svařováním ocelových trubek, měděnými trubkami spojovanými za pomoci lisovacích či kapilárně pájených tvarovek anebo plastovými trubkami spojovanými tvarovkami polyfúzním pájením nebo lepením. Moderním způsobem je též využití trubek Pex-Al-Pex, tedy hliníkových trubek vně i uvnitř chráněných plastem. Tyto trubky jsou tvarovatelné, takže není zapotřebí tolika spojů a instalaci lze provést ve větších délkách a tedy i výrazně rychleji. Vyznačují se dlouhou životností, spojovány jsou za pomoci lisovacích tvarovek a jsou vhodné pro rozvod tepla a pro přímou realizaci podlahového vytápění.

Oběh vody je nejčastěji zajišťován oběhovým čerpadlem, případně přirozenou cestou v případě převýšení otopných těles nad kotlem. Každý kotel musí mít pojistné zařízení, kterým je buď pojistný ventil nebo sloupec vody v pojistném potrubí. Dále musí mít soustava expanzní zařízení, které dnes převážně tvoří membránové expanzní nádoby.

Nejčastěji používanými otopnými tělesy jsou deskové radiátory. Také se používají konvektory, tedy otopná tělesa s ožebrovanými trubkami umístěnými do skříně. Ta zajišťuje přirozený tah vzduchu tělesem.

V některých případech má mít oběhová vody nižší výpočtové teploty, např. 45/35 °C. Důvodem může být použití tepelného čerpadla, kondenzačního kotle nebo solárního zařízení. Tyto zdroje tepla vykazují vyšší účinnosti při nižších teplotách oběhové vody. Potom musí být použity velkoplošné sálavé otopné plochy, a to podlahové nebo stěnové.

Tyto plochy jsou vyhřívány vodou v plastových a někdy i v měděných trubkách. Velkoplošné sálavé otopné plochy jsou z hlediska pořízení pochopitelně dražší. K výhodám soustav patří zajišťování tepelné pohody při nižších teplotách vzduchu v místnosti, což znamená snížení tepelných ztrát.

Pravidelný servis

V médiích se až příliš často setkáváme s případy ztrát na životě či zdraví z důvodu zanedbání údržby topného zařízení a jeho spalinových cest. Je třeba si uvědomit, že také komíny moderních kotlů získávajících teplo spalováním se zanášejí a při snížené účinnosti vlivem špatné instalace a údržby se tento proces urychluje. Bez kvalitního odkouření a odvodu spalin nelze kotel bezpečně provozovat.

Teplosměnná plocha, na které dochází k přenosu tepla získaného hořením na kapalinu zajišťující jeho distribuce se musí pravidelně čistit, protože se zanáší sazemi i při spalování plynu. Zanesená plocha hůře vychlazuje spaliny, čímž klesá účinnost kotle a roste spotřeba paliva. Hořák se musí rovněž čistit. Také se musí seřídit tak, aby spalování směsi plynu a vzduchu probíhalo podle předepsaných parametrů kotle.

Jedině správným seřízením za pomoci analyzátoru spalin lze zajistit nejvyšší účinnost kotle a nejnižší spotřeby paliva a koncentrace škodlivin ve spalinách.

ZDROJ: Energetika