Vzhledem k vývoji cen energií je víc než kdy v minulosti důležitá správná volba vhodného paliva a příslušného topného zařízení. Obrovský potenciál stále představuje plyn.

Věřte nevěřte, s praktickým využíváním plynu začali už zhruba před třemi tisíci lety Číňané, kteří plyn čerpali z hlubokých vrtů a bambusovým potrubím ho rozváděli do příbytků. Tam s ním topili a svítili, v solivarech pak ohřívali mořskou vodu, z níž získávali potřebnou sůl.
Využívání zemního plynu má tradici i u nás. Zpočátku sloužil hlavně k osvětlování (odtud svítiplyn), později i k přípravě stravy, k ohřevu vody, k vytápění a k dalším účelům. A pokud chce člověk využívat plyn i nadále, měl by znát jeho klady i zápory.

Plyn jako ekologický zdroj

V porovnání s pevným nebo kapalným palivem má plyn při spalování nejnižší emise škodlivých oxidů uhlíku, dusíku, síry a nakonec i prachu. Proto o něm hovoříme jako o nejekologičtějším zdroji tradičním tepelné energie. K nejznámějším značkám spotřebičů, v nichž se plyn spaluje pro účely vytápění a ohřevu užitkové vody, se řadí Buderus, Junkers, Viessmann, Vaillant, Karma či Baxi a výrobků na trhu přibývá.

Proč právě plyn?

V současné době je v České republice v provozu asi 800 tisíc průtokových ohřívačů vody, stejný počet plynových kotlů a přibližně 400 tisíc lokálních plynových topidel. Z uvedeného počtu je zhruba 55 % spotřebičů starších dvaceti let. Výrobci se však přizpůsobili požadavkům doby a díky tomu lze zastaralá zařízení úspěšně nahrazovat za nová: účinnější, výkonnější a úspornější, ekologičtější. Při úvahách o takové investici hraje roli především cena paliva, plynulost dodávek, komfort obsluhy, celkové provozní náklady a opomenout nelze ani investiční (vstupní) náklady.

A tady má plyn - zejména zemní - hodně navrch. Kupříkladu není nutné budovat skladovací prostory paliva, netřeba pravidelné obsluhy zařízení, kotle pracují s vysokým provozním komfortem se snadnou a účinnou regulací. Zanedbatelný není ani prakticky minimální dopad na životní prostředí, výhodou je vysoká účinnost a výkon a konečně - jedním „vrzem" lze vyřešit vytápění objektu i přípravu teplé vody. Podle konstrukce zařízení, použitých hořáků, způsobu využití energie paliva a jiných aspektů se plynová topidla dělí na několik podskupin (viz rámeček Dělení plynových kotlů na další straně).

Princip kondenzačního kotle

Při spalování zemního plynu (metanu CH4) nebo propanu (C3H8) vzniká určité množství vody, hořením dochází k jejímu dalšímu zahřátí. Voda pak v podobě vodní páry spolu s oxidem uhličitým tvoří spaliny, které sebou nesou část skryté tepelné energie, tzv. latentní teplo. Pokud tyto spaliny ochladíte pod teplotu jejich rosného bodu, kondenzací dojde ke změně skupenství obsažené vodní páry a k uvolnění tohoto tepla. Kondenzační kotle pak takto uvolněnou energii pomocí speciálního výměníku tepla využívají k předehřevu vratné vody.

Pro pochopení toho, proč kondenzační kotle mohou dosahovat účinnosti vyšší než 100 %, je důležitou veličinou výhřevnost dodávaného plynu. Ta se rovná spalnému teplu, od něhož se odečte teplo uvolněné kondenzací vodní páry ze spalin. Jinak řečeno, jde o množství tepla, které energii obsaženou ve vodní páře spalin nezohledňuje (u klasických kotlů odchází toto teplo komínem pryč). A protože právě z výhřevnosti se stanovuje účinnost spalovacích zařízení, může udávaná účinnost kondenzačních kotlů dosahovat hodnoty až 106 %.

Teplota spalin je provázána s teplotou vratné vody ze systému. Pokud teplota vratné vody ze systému bude vyšší než teplota rosného bodu spalin, nedojde ke kondenzaci a tím ani k uvolnění kondenzačního tepla (kotel sice nebude využívat této své přednosti, ale stále bude pracovat s účinností nízkoteplotního kotle). Skutečný rosný bod spalin se pro zemní plyn pohybuje mezi 50 a 55 °C. Má-li dojít ke kondenzaci, teplota vratné vody se musí pohybovat pod touto hodnotou. Ideální jsou systémy, kde teplota vratné vody po celé topné období (i při nejnižších venkovních teplotách) je asi o 5 °C nižší než skutečná teplota rosného bodu spalin. Řízení směšovacího poměru vychází z konstrukčního řešení kotle a z jeho seřízení.

Řízené spalování plynu

Prakticky všichni výrobci plynových topných zařízení řeší jeden velký rébus: jak dosáhnout co nejvyšší energetické účinnosti topidla při maximální čistotě spalovacího procesu. K tomu účelu vyvíjejí, konstruují, uvádějí na trh a samozřejmě prodávají nejrůznější elektronická a automatická řídicí, regulační a tím i bezpečnostní zařízení. Pravda, neznalým uživatelům při pohledu na cenovky moderních topidel tak trochu „vylézají" oči z důlků, ale nic naplat, ekonomická i ekologická pravidla jsou čím dál tím náročnější.

Standardem se proto stává autodiagnostika provozu kotle, stavu snímačů a nejrůznějších čidel. V případě zjištěné poruchy je pak taková automatika schopná signalizovat příčinu poruchy, uchovávat analyzované poruchy v paměti a sdělovat je servisní firmě. Regulace výkonnosti kotle (akvitermní regulace) se děje na základě analýzy venkovní teploty a teploty v interiéru pomocí prostorových termostatů a inteligentního mikroprocesorového mozku, který sám střeží, případně vyhodnocuje a upravuje nastavené hodnoty a parametry (pracovní režim, výkon, teploty, odchylky, poruchy atd.).

Bioplyn a bioodpady

Praktické využití bioplynu sice nepatří k žádným horkým novinkám, v našich končinách je však stále ještě v plenkách. A když už, pak se nejčastěji topí dřevem a produkty ze dřeva. Bioplyn je v podstatě směs plynů, v níž podstatnou část (50-75 %) tvoří metan, doplněný oxidem uhličitým (25 až 50 %) a malým množstvím dalších příměsí. Vzniká bakteriálním rozkladem organické hmoty za nepřístupu vzduchu. Proces se nazývá anaerobní fermentací.

Energetický obsah 1 m³ biometanu je přibližně 10 kWh. Obrovský energetický potenciál k produkci bioplynu skýtají bio­logicky rozložitelné odpady (říká se jim rovněž bioodpady nebo zbytková biomasa), kde k hlavním producentům patří zemědělství s exkrementy hospodářských zvířat a cíleně pěstovanými rostlinami či jejich zbytky, dále pak průmysl - potravinářský, živočišný, papírenský - a také domácnosti, produkující kuchyňský a zahradní odpad nebo čistírenské kaly (ČOV). Nezanedbatelná část těchto odpadů se u nás nijak energeticky nevyužívá a bohužel končí na skládkách. Přitom biomasa jako zdroj obnovitelné energie skýtá ze všech obnovitelných zdrojů největší potenciál využití.

Co je kogenerace

Je to společná výroba elektřiny a tepla a v České republice představuje vůbec nejčastější způsob využití bioplynu. Celková účinnost přeměny energie obsažené v bio­plynu představuje zhruba 85 % (35 % elektrická a 50 % tepelná). Při kogeneračním procesu vzniká určité množství odpadního tepla, které se výhodně využívá k ohřevu teplé vody, k vytápění a podobně. Tím se současně využívá energie k výrobě elektřiny a ztrátové teplo je k dispozici k dalšímu použití. Lze tak dosáhnout přibližně 80 % tepelné účinnosti vztažené na energetický obsah výhřevnosti paliva.

text: Petr Saulich, foto: archiv firem

Poslat Messengerem

12.10.2015 | Stavba