Projekční podklady. Dakon KP Pyro F KOTEL NA TUHÁ PALIVA. Výkonová řada: 21 až 38 kw Palivo: Kusové dřevo (vlhkost do 20 %)

Projekční podklady

Dakon KP Pyro F KOTEL NA TUHÁ PALIVA

Výkonová řada: 21 až 38 kW Palivo: Kusové dřevo (vlhkost do 20 %)

Obsah

Obsah

1.

Kotel na pyrolytické spalování dřeva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Typy a výkony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Možné aplikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Hlavní znaky a výhody pyrolytického kotle Dakon KP Pyro F .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

3 3 3 3

2.

Základy spalování dřeva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Proč topit dřevem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Dřevo jako palivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Příprava dřeva na topení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Proces hoření . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Správné topení dřevem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 Návrh topného systému na dřevo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

.................. .................. .................. .................. .................. .................. ..................

4 4 5 6 7 8 9

3.

Technický popis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.1 Kotel na pyrolytické spalování dřeva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.2 Rozměry a technické údaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4.

Předpisy a podmínky provozu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Výtah z předpisů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Zákon o ochraně ovzduší . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Provozní podmínky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Ochrana proti korozi v topném systému . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

............... ............... ............... ............... ...............

14 14 14 14 14

5.

Stanovení velikosti kotle na dřevo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Základní principy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Systém se dvěma kotli. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Systém se samostatným kotlem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15 15 15 15

6.

Velikost akumulačního zásobníku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Použití akumulačního zásobníku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Určení velikosti akumulačního zásobníku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 Výběr akumulačního zásobníku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Předávací stanice TV pro akumulační zásobníky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 17 17 20 21

7.

Řídicí jednotka kotle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 7.1 CFS 210 pro kotle KP Pyro F8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

8.

Příklady zapojení topného systému . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1 Příklady zapojení ke všem uvedeným příkladům . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2 Bezpečnostní vybavení topného systému . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3 Zapojení kotle v samotížném systému . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4 Systém s přirozenou cirkulací, tlakovou expanzní nádobou a se zásobníkem TV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5 Systém s nuceným oběhem a trojcestným ventilem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.6 Systém s nuceným oběhem a čtyřcestným ventilem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.7 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem a zásobníkem TV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.8 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem a zásobníkem TV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.9 Systém s nuceným oběhem, čtyřcestným ventilem a zásobníkem TV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.10 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, akumulační nádrží a zásobníkem TV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.11 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, elektrokotlem a zásobníkem TV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.12 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, akumulátorem, elektrokotlem a zásobníkem TV . . . . . . . . . . .

23 23 23 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

9.

Instalace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1 Obsah dodávky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2 Požadavky na umístění kotle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.3 Přívod spalovacího vzduchu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.4 Komín a spalinová cesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

35 35 35 35 36

10. Komponenty vybavení topného systému . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1 Tlaková expanzní nádoba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2 Otevřená expanzní nádoba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3 Systémová skupina Oventrop Regumat RTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4 Termostatický směšovač TV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37 37 38 39 40

2

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

. . . . .

. . . .

Kotel na pyrolytické spalování dřeva

1.

Kotel na pyrolytické spalování dřeva

1.1 Typy a výkony Kotle KP Pyro F se vyrábí ve čtyřech velikostech se jmenovitým výkonem od 21 kW do 38 kW. Mohou být použity v topných systémech s akumulátorem, zásobníkem topné vody nebo s kombinovaným zásobníkem různých velikostí.

1.2 Možné aplikace Kotle KP Pyro F jsou vhodné do všech topných systémů, které odpovídají normě ČSN EN 12 828. Mohou být použity pro ústřední vytápění i ohřev teplé užitkové vody v rodinných domech. Podle požadavku na zajištění dodávky tepla nebo provozních nákladů mohou být instalovány samostatně nebo v kombinaci s dalším zdrojem tepla. 1.3 Hlavní znaky a výhody pyrolytického kotle Dakon KP Pyro F Nízké emise Kotel splňuje emisní třídu 3 dle požadavků ČSN EN 303-5. Vysoká účinnost Tepelné ztráty kotle jsou minimalizovány tepelnou izolací kotlového tělesa. Čisté spalování a provozní účinnost Kotel je navržen na odhořívání paliva a plamen hoří dolů. Tento způsob hoření je ideální pro spalování dřeva. Přikládání paliva je zepředu. Spalovací komora je spojena s přikládací komorou tryskou, kde dochází k dokonalému promísení dřevního plynu se sekundárním vzduchem. Tato směs potom hoří ve spalovací komoře při nízkých emisích škodlivých látek. Pohodlné ovládání Kotel je vybaven roztápěcí klapkou pro snadné roztopení kotle a bezpečné přikládání paliva. Bezpečnost Pro provoz v uzavřených topných systémech je kotel vybaven podle normy ČSN EN 12 828 bezpečnostním výměníkem tepla. Při nedostatečném odvodu tepla z kotle se přebytečné teplo odvede prostřednictvím tohoto výměníku. Termostatický bezpečnostní ventil (k dodání jako příslušenství) pustí do výměníku chladící vodu, která toto teplo odvede do odpadu. Přívod spalovacího vzduchu a odvod spalin z kotle je zajištěn spalinovým ventilátorem, který umožňuje řídit výkon kotle a částečně eliminuje výkyvy ve velikosti komínového tahu.

Obr. 1

Kotel Dakon KP Pyro F

3

Základy spalování dřeva

2.


2.1 Proč topit dřevem? Přehodnocení spotřeby energie Stálý rozvoj distribuce a spotřeby fosilních paliv – zemního plynu a topného oleje a poněkud jednostranné vnímání ekologie způsobily, že v posledních desetiletích měla tuhá paliva spíše pochybnou pověst „špinavého“ a „staromódního“ paliva. Moderní kotle na dřevo nyní dokazují opak a způsobují obecně přehodnocení naší energetické spotřeby. Nicméně, výše uvedené okolnosti vedly, zejména v Německu, k drastickému poklesu prodeje, plánování a instalaci kotlů na tuhá paliva. To způsobilo ztrátu zkušeností s těmito kotli ve výrobě, projekci i prodeji. Tento dokument je navržen tak, aby projektanti a instalatéři dostali základní vědomosti o návrhu a realizaci moderních topných systémů s kotlem na dřevo. V diskuzích o zdrojích energie, ochrany životního prostředí a ochrany klimatu, nabývá stále více na významu využití obnovitelných paliv šetrných k životnímu prostředí. Nejvíce úsilí je v současné době soustředěno na využití sluneční energie. Avšak použití dřeva, ve kterém je rovněž uložena sluneční energie, přináší ve srovnání s fosilními palivy významné výhody.

Nízké náklady na zajištění energie a šetrné zacházení s životním prostředím Dřevo neroste pouze na jednom místě, a proto nevyžaduje žádné dlouhé dopravní cesty, které by mohly být škodlivé pro životní prostředí. Příprava dřeva jako paliva nevyžaduje mnoho energie a složité technologie ve srovnání s jinými druhy paliv. Dřevo může být přepravováno a skladováno bez velkého rizika pro životní prostředí. Kromě všech výhod dřeva jako paliva je třeba poznamenat, že dřevo z udržitelného lesního hospodářství může pokrývat pouze část aktuální spotřeby primární energie. Proto dřevo může být jen jednou z mnoha forem energie, které se lidstvo potřebuje naučit používat trvale. Avšak ze všech alternativních obnovitelných paliv má dřevo největší potenciál, který může být k dispozici snadno a rychle. Při správném použití poskytuje spalování dřeva vytápění s minimálním vlivem na životní prostředí. Kvalita přeměny energie závisí do značné míry na volbě zdroje tepla a palivu, hydraulickém řešení topného systému, regulaci, způsobu provozování systému uživatelem. Výše uvedené aspekty by měly být objasněny v tomto dokumentu, jak efektivně spalovat dřevo v kotli ústředního vytápění.

CO 2 neutrální spalování Během spalování se ze dřeva uvolňuje stejné množství oxidu uhličitého (CO 2) jako se spotřebuje během jeho růstu. Při fotosyntéze se spotřebovává oxid uhličitý ve věčném cyklu: rostliny a stromy absorbují CO 2 , minerály, vodu (H 2 O) a sluneční světlo pro svůj růst a na druhé straně produkují, mimo jiné, kyslík (O 2) (obr.1 ). Ropa a plyn jako fosilní paliva mají vázaný obsažený CO 2 před miliony let. Pokud jsou spáleny – dnes v obrovských množstvích – není CO 2 cyklus, na rozdíl od spalování dřeva, uzavřený a podílí se na hromadění CO 2 v atmosféře a tvorbě skleníkového efektu.

Hnití

Spalování

Oxid uhličitý (CO 2)

Oxid uhličitý (CO 2)

Kyslík (O 2)

Kyslík (O 2)

Uhlík (C)

Uhlík (C)

Forma udržitelné energie Dřevo je surovina a palivo, které stále roste, výhodné zvláště proto, že uchovává sluneční energii. Když dřevo hoří, uvolňuje se „uložená“ solární energie. V perspektivním lesnictví se produkuje dostatečné množství dřeva, použitelného jako materiál, surovina nebo palivo. Takové lesní hospodářství přispívá k ochraně a zachování lesního ekosystému, který je životně důležitý pro naše přežití.

Obr. 2

4

Fotosyntéza a CO2 cyklus


2.2 Dřevo jako palivo Porovnání dřeva s ostatními druhy tuhých paliv V podstatě se dřevo skládá z celulózy a ligninu. Dále jsou obsaženy také pryskyřice, tuky a oleje, podle druhu dřeva. Základní složení různých druhů dřev jsou velmi podobná. Avšak liší se značně od ostatních tuhých paliv.

Jednotka

Dřevo (sušené přirozeně)

Hnědouhelné brikety

Černé uhlí

Koks

kWh/kg

4,1

5,4

8,8

8,0

Uhlík (C)

%

42

55

82

83

Vodík (H)

%

5

5,5

4

1

Kyslík (O)

%

37

18

4

0,5

Dusík (N)

%

0

1

1

1

Síra (S)

%

0

0,5

0,5

0,5

Voda (H 2 O)

%

15

15

3,5

5

Popel

%

1

1

5

9

Výhřevnost

Tab. 1

Chemické složení v procentech a výhřevnost tuhých paliv

Výhřevnost různých druhů dřeva Je zřejmé, že rozdílné chemické složení různých paliv vyžaduje použití různých konstrukcí spalovacího zařízení, které umožní ekologicky a ekonomicky optimálně využít vlastností daného druhu paliva. Podle chemického složení paliva má dřevo nižší specifickou výhřevnost než jiné typy paliv. Specifické spalné teplo různých druhů dřeva je důležité pro ekonomické srovnání. Různé druhy dřeva mají přibližně stejnou výhřevnost, vztaženou k hmotnosti. Při srovnání měrného objemu druhů dřeva má tvrdé dřevo, jako je buk, vyšší výhřevnost, než měkké dřevo. Avšak výhřevnost je silně závislá na vlhkosti dřeva.

Dřevo s obsahem vlhkosti 15 %, sušené na vzduchu kWh/kg

kWh/m3

Buk, dub, jasan

4,5

2 100

Javor, bříza

4,4

1 900

Topol

4,1

1 200

Smrk, modřín, douglaska

4,2

1 700

Borovice, jedle

4,1

1 500

Tab. 2

Zemní plyn kWh/m3

Topný olej kWh/l

Peletky kWh/kg

9,8

9,8 až 10

4,8 až 5

Výhřevnost dřeva

Jednotky objemu dřeva Pro určení množství dřeva se používají různé měřicí jednotky, které se však musí pečlivě rozlišovat. Základní jednotka dřeva je definována jako plnometr. Je to objem čisté dřevní hmoty, která zaujímá prostor 1 m 3 . Tato jednotka se při běžném obchodě nepoužívá, protože při uložení vznikají mezi špalky mezery. Používá se proto jednotka prostorový metr, která respektuje právě tyto mezery. 1 plnometr = 1,4 prostorový metr 1 prostorový metr = 0,7 plnometr

5


2.3 Příprava dřeva na topení Vlhkost dřeva Mokré dřevo vždy dává méně tepla než suché dřevo, ve vlhkém dřevu je k dispozici méně energie. Vlhkost se během spalování odpařuje, tento proces však vyžaduje energii. Část energie obsažená ve dřevě, se spotřebuje na odpaření vody a nemůže být využita pro vytápění. Proto je doporučeno používat dřevo s předepsanou vlhkostí, protože jen tak mohou být zaručeny technické parametry spalovacího zdroje. Čerstvě pokácené dřevo obsahuje více než 50 % vody a má pouze poloviční výhřevnost než dřevo s obsahem vody 15 %. Spalování mokrého dřeva je neefektivní a škodlivé. Při vlhkosti vyšší než 25 % až 30 % je spalování dřeva problematické, probíhá při nízké teplotě. Vzniká mnoho hustého kouře, nepříjemného zápachu, tvoří se dehet a saze, které se usazují v kotli a spalinových cestách. Tyto se musí pracně odstranit. Výsledkem je spalování s malou účinností při vysoké spotřebě paliva. Proto je nutno použít pro vytápění pouze sušené dřevo (přirozeným sušením) s obsahem vody pod 20%, aby se zabránilo poškození životního prostředí.

Obr. 3

Uložení a sušení dřeva Kromě mechanického zpracování (nařezání, naštípání) dřeva, je důležité správné skladování dřeva. Výsledná vlhkost sušení čerstvě naštípaných špalků, uložených pod stříškou, je závislá nejen na době skladování, ale také na dalších vlivech okolí. Naštípané dřevo by mělo být uloženo volně a chráněno proti dešti pod stříškou. Kromě toho by měly být vytvořeny mezi jednotlivými vrstvami dřeva dostatečné mezery, aby proudící vzduch mohl odvést vlhkost (viz obr. 3). Nikdy neskladujte čerstvé dřevo ve sklepě, protože nemusí dostatečně vyschnout a mohou vzniknout další problémy uvolňovanými plyny při sušení. Naštípané špalky by měly být v ideálním případě uloženy v dobře větraném, slunném, jižně orientovaném místě chráněné před deštěm. Dřevo by proto nemělo být při sušení baleno do fólie. Dobré větrání je nejdůležitější faktor při procesu sušení. Pro dobu sušení platí pro měkké dřevo, nejméně 1 rok, lépe 2 roky pro tvrdé jsou nutné nejméně 2 roky, lépe 3 roky

Výhřevnost dřeva v závislosti na vlhkosti (přibližně)

Štípání dřeva Pro optimální spalování je zvláště důležité, aby dřevěné špalky byly naštípány. Dřevo by mělo být naštípáno hned po pokácení. Toto naštípání je výhodné pro sušení, získá se tak větší povrch pro urychlení sušení. Dřevo jako palivo se skládá převážně z plynných látek, které jsou snadno zápalné. Dobré uvolnění plynu ze dřeva – zplyňování – umožňuje kvalitní, rychlé hoření. Zplyňování dřeva je možné pouze při dosažení frakčního bodu (teploty uvolnění plynu), který je dosažen dříve u štípaného dřeva. Proces spalování dřeva je podstatně odlišný od procesu spalování tekutých nebo plynných paliv.

Obr. 4

Skladování dřeva (míry v cm)

Obr. 5

Závislost vlhkosti naštípaného dřeva na době skladování

Další faktor, který ovlivňuje optimální spalování dřeva, je nejen naštípání dřeva, ale také jeho fyzické rozměry. Pro malé spalovací systémy v rodinných domech, by neměl maximální průměr nebo maximální délka hrany přesáhnout 15 cm. Ve srovnání s jejich hmotností, menší kusy dřeva mají větší plochu než velké kusy. Menší kusy hoří lépe, mají větší plochu kontaktu, rychleji dojde k vysušení, rychleji zplyňují a dohořívají. Větší kusy dřeva mohou zpomalit hoření, pokud mají nepříznivý poměr mezi objemem a povrchem. To vede k nižším teplotám hoření a vyšším škodlivým emisím.

6


2.4 Proces hoření

Spalovací fáze

Spalovací komora pro dřevo

V jediném kusu dřeva, mohou nastat všechny fáze současně. Vysoká teplota spalování a dostatečně dlouhá doba pro spálení plynů ve spalovací zóně je jedním z předpokladů dobrého spalování s minimem škodlivých emisí. Dalším požadavkem je dostatečný přívod spalovacího vzduchu, protože dřevo by mělo hořet konstantním plamenem.

Prchavé látky v %

Při spalování dřeva vzniká velké množství hořlavých plynů, které hoří poměrně dlouhou dobu (viz obr.5). Proto spalovací komora musí být dostatečně velká a musí zajistit dostatečnou teplotu pro spálení těchto plynů.

Spalování (oxidace) uvolněných plynů začíná při cca. 700 °C, ve skutečnosti může dosáhnout teploty vyšší než 1 200 °C.

Koks

Obr. 6

Černé uhlí

Hnědé uhlí, brikety

Dřevo

Délka plamene pro různé druhy paliv

Fáze spalování dřeva

Obr. 7

Fáze spalování dřeva

(t) (1) (2) (3) (4) (5)

Čas Zapálení Vysoušení Pyrolýza Zplyňování pevného uhlíku Hoření produktů

Skutečný zjednodušený spalovací proces lze rozdělit do následujících několika fází (viz obr. 6). Vysoušecí fáze Na začátku spalovacího procesu se palivo vysouší. V této fázi, nad 100 °C se voda obsažená ve dřevě vypařuje a uniká z paliva. Tento únik se projevuje „praskáním“ dřeva. Zplyňovací fáze Při dalším ohřevu při teplotách nad 200 °C se ze dřeva uvolňují hořlavé plyny z celulózy, pryskyřic, oleje, atp. Tyto plyny proudí do spalovací komory, kde za přístupu sekundárního vzduchu hoří. Při teplotách nad 500 °C je již všechna celulóza převedena do plynné fáze. Poté, co se tyto těkavé složky uvolnily ve formě plynů, zplyňují se pevné uhlíkové složky.

7


Princip spodního hoření

2.5 Správné topení dřevem

Při spodním hoření paliva se spaluje pouze nejnižší vrstva paliva. Pomocí spalinového ventilátoru se do prostoru vsázky paliva přivádí primární vzduch. Vytvoří se žhavá vrstva, převážně uhlíku, přes kterou se vedou uvolněné hořlavé plyny. V této žhavé vrstvě se redukuje produkt spalování CO 2 na CO, který je významnou součástí dřevního plynu. Vzniklý dřevní plyn se vede přes trysku do spalovací komory, která je umístěna ve spodní části kotle. V trysce se dřevní plyn směšuje se sekundárním vzduchem, výsledná směs potom hoří ve spalovací komoře. Celá spalinová cesta je konstruována tak, aby bylo dosaženo potřebné vysoké teploty a dostatečně dlouhé doby, potřebné pro dokonalé spálení dřevního plynu.

Pro zabránění zbytečného znečištění by měl uživatel věnovat dostatečnou pozornost způsobu topení. Měl by používat pouze palivo určené pro konkrétní typ kotle.

Dřevo, které se nachází nad žhavou vrstvou, se chová jako zásoba paliva, která postupně posunuje do prostoru žhavé vrstvy. Tak je prakticky zajištěna plynulá dodávka paliva. Spojení principu spodního hoření s dostatečně velkou přikládací komorou znamená, že není třeba časté přikládání. Provoz kotle bez přikládání může trvat až 5 hodin. Rychlost hoření – velikosti žhavé vrstvy – je dána v určitých mezích množstvím primárního vzduchu. Spodní spalování umožňuje poměrně plynulý pyrolytický provoz kotle. Je možno poměrně dobře nastavit potřebné množství primárního a sekundárního vzduchu a tím zajistit vysokou kvalitu spalování.

Spaliny

Primární vzduch

8

Princip spodního hoření

Správné přikládání Dřevo potřebuje pro roztopení dostatečné množství vzduchu a oheň. Proto se pro rozdělání ohně používají drobné třísky. Tak je umožněno rychle vytvořit potřebné podmínky pro pyrolytické spalování. Po roztopení kotle je rovněž velmi důležité správné přikládání pro dosažení dobrého spalování s nízkými emisemi. Nejběžnější praxe, tj. naložit kotel až po okraj a pak nechat dohořet všechno palivo, je (v provozu bez akumulačního zásobníku) zásadně nesprávné. Kotel pracuje při částečném zatížení s nízkým výkonem bez dostatečného množství spalovacího vzduchu. Výsledkem je tvorba dehtu, sazí a dalšího znečištění kotle, nízká účinnost a vysoká hladina emisí. Přijatelného provozu lze dosáhnout pouze odpovídajícím přiložením takového množství paliva, které odpovídá spotřebě tepla. Praktické výsledky poskytují jasný důkaz, že při provozu při částečném zatížení s plně naloženou spalovací komorou a nedostatečnou spotřebou tepla, mohou významně vzrůst emise prachu a CO. Častější přikládání menšího množství dřeva při částečném zatížení je mnohem lepší než velké množství najednou. Spalovací vzduch a teplota topné vody Bezproblémové spalování dřeva, šetrné k životnímu prostředí, lze dosáhnout pouze při dodržení výše uvedených podmínek. Je potřeba zajistit dostatečný přísun spalovacího vzduchu, dodržet požadovanou teplotu topné vody a předepsaný teplotní spád v topném okruhu. Zvláště pro kotle ústředního vytápění, kdy teplosměnné plochy jsou chlazeny vodou, je důležité provozovat kotel při spalování dřeva na vyšších teplotách kotlové vody. Pro kotle na dřevo je doporučena teplota kotlové topné vody nad 65 °C. Při roztápění kotle je nutno studenou fázi pod 50 °C překonat co nejrychleji, jak je to možné. Pokročilá technologie řízení podporuje tento provozní režim.

Sekundární vzduch

Obr. 8

I tento zdánlivě triviální požadavek je často opomíjen v praktickém provozu, i když je to jedna z nejdůležitějších podmínek, které je třeba dodržet.


2.6 Návrh topného systému s kotlem na dřevo Volba kotle Dnes kotle na pevná paliva musí soutěžit v nejrůznějších oblastech s osvědčenými kotli na olej nebo plyn – samozřejmě v rámci charakteristik paliv. Jako příklad porovnání lze zmínit spolehlivost a komfort obsluhy, na druhé straně ekonomiku provozu. Dnes je stále častěji uvažován i vztah k životnímu prostředí, v diskusi o současném energetickém hospodářství. Pokud jde o spalování tuhých paliv, mají jednotlivé země své zákony a předpisy (Česko – Zákon o ochraně ovzduší, Německo – BImSchV) a regionální dotační programy, jež obsahují některé velmi přísné limity týkající se emisí CO a prachu. Zákonné požadavky na emise a účinnost kotlů nutí výrobce neustále zvyšovat technickou úroveň svých zařízení. Není možné mít „univerzální“ kotel na všechny druhy paliva, či dokonce na „spalování odpadu“, toto je definitivně minulostí. Kotle jsou konstruovány na určité, přesně definované palivo, jehož použití zajišťuje dosažení deklarovaných parametrů. Kromě dalších, je to neoddělitelná podmínka provozování kotle a celého topného systému podle požadavků výrobce. Uvedený seznam kritérií výběru jasně ukazuje, kolik kritérií může nebo by mělo být zvažováno při výběru kotle. Kromě základních požadavků na technologii kotle musí být požadavky uživatelů upřesněny v počátečních fázích plánování. Pouze tak mohou být systémy navrženy, vytvořeny a provozovány způsobem ke spokojenosti všech účastníků. Výběrová kriteria samostatně nastavitelný vstup spalovacího vzduchu: primární vzduch do přikládací komory a sekundární vzduch pro spalování dřevního plynu ve spalovací komoře spalovací komora musí zajistit dokonalé smíchání a spalování směsi vzduchu a dřevního plynu dostatečně velké teplosměnné plochy pro dobré využití energie spalin spalování s odpovídajícím přebytkem vzduchu vysoká teplota spalování a dostatečný prostor pro dohoření dřevního plynu jmenovitá doba hoření, které lze dosáhnout při plném zatížení maximální délka dřevěných polen, které mohou být použity spotřeba energie pro základní nebo pomocné spotřebiče (ventilátory, řídicí jednotky…) snadná obsluha, čištění možná integrace do topného systému s dalšími zařízeními

Kombinace kotle se zásobníkem topné vody Problémy, spojené s částečným zatížením, lze často vyřešit pomocí dostatečně velkého akumulačního zásobníku topné vody. Kotel na dřevo pak bude téměř vždy pracovat v plném rozsahu zatížení, při optimálních podmínkách. Výhody akumulačního zásobníku Kotel na pevná paliva může být vždy provozován ve výhodném plném rozsahu zatížení – zvláště během jara a podzimu, kdy je nízká potřeba tepla, nebo v létě jen pro ohřev TV. Doba využití kotle může být prodloužena na celoroční provoz, kdy je v létě využíván pro ohřev TV, což přináší velmi příznivé náklady a další výhody. Ekonomika systému s kotlem na tuhá paliva je nejpříznivější, palivo se využívá nejlepším možným způsobem. Provozu při částečnému zatížení se všemi jeho nepříznivými výsledky je lépe se vyhnout. Znečištění životního prostředí je výrazně sníženo, tuhé palivo se spaluje v optimálních podmínkách, při minimálních emisích. Je možno výrazně omezit nedokonalé spalování a s tím spojených emisí zakázaných látek a dalšího znečištění životního prostředí. Je možno dobu a intervaly obsluhy přizpůsobit tak, aby kotel hořel v nejvhodnější době dne. Přes den, kdy je potřeba tepla největší, se přebytečná energie ukládá v akumulátoru. V noci se potom použije pro vytápění, bez nutnosti provozu kotle. Kromě komfortu lze pomocí automatického řízení topného systému s akumulátorem zlepšit ekonomiku provozu. Provozní výsledky jsou plně srovnatelné s jinými pokročilými topnými systémy. Bezpečnost systému se výrazně zlepší. Protože přebytečné teplo se akumuluje v zásobníku, je možnost přehřátí kotle snížena. Bezpečnostní systém kotle (sekundární výměník, termostatický pojistný ventil) zasahuje jen zřídka, při správném návrhu akumulátoru nemusí reagovat vůbec. Provádění údržby kotle je podstatně jednodušší. Protože je kotel provozován při optimálních podmínkách, suché dřevo shoří s minimálním množstvím popela (cca 0,5 %). Čištění kotle se pak omezí na vymetení popela ze spalovací komory a spalinových cest. Závěr Při správném použití je dřevo palivo, které dává ekologický smysl. Správný návrh, instalace a provozu pokročilého systému s kotlem na dřevo vyžaduje poměrně značné znalosti o dřevu jako o palivu. Z výše uvedených argumentů a se znalostmi o topení dřevem vyplývá, že v topném systému je vhodné instalovat zásobník s dostatečně velkou kapacitou. Z tohoto důvodu požadují některé země instalaci zásobníku u systému s kotlem nad 15 kW zákonným předpisem (Česko – podmínky dotace, Německo – Zákon o imisích – viz kapitola 4). Moderní kotle na dřevo v kombinaci s akumulačním zásobníkem nabízejí provozní výsledky, plně srovnatelné se systémy vytápění na olej nebo plyn. Při návrhu topného systému s kotlem na dřevo musí být zahrnuto mnoho složitých faktorů. Jen tak může být navržen a instalován dobře fungující, ekonomický systém. Spojení dobře navrženého systému, moderního kotle na dřevo s řídicím systémem je cesta k ekologicky šetrnému, perspektivnímu využití dřeva jako paliva. 9

Technický popis

3.

Technický popis

3.1 Kotel na pyrolytické spalování dřeva

Zvláštní znaky kotle technologie spodního hoření s rozdělením spalovacího vzduchu na primární a sekundární část s možností samostatného nastavení šamotová vyzdívka spalovací komory umožňuje dosáhnout nízké emise spodní spalování s účinností až 86 % minimální ztráty sáláním dobrou tepelnou izolaci kotlového tělesa automatická regulace teploty topné vody spínáním ventilátoru při otevření přikládacích dvířek se spustí spalinový ventilátor pro zamezení úniku kouře do prostoru kotelny roztápěcí klapka s jednoduchým ovládáním standardní dodávka kotle s řídicí jednotkou, spalinovým ventilátorem, čisticím nářadím a plnicím a vypouštěcím kohoutem zobrazení teploty topné vody teploměru jednotky CFS 210 spínání oběhového čerpadla po dosažení minimální teploty kotlové vody velký přikládací prostor Princip funkce kotle Kotel KP Pyro F je zplyňovací kotel na kusové dřevo, který využívá principu spodního hoření. Jako palivo je možno použít kusové dřevo délky přibližně 50 cm (blíže specifikace délky v technických údajích), které spaluje při jmenovitém výkonu minimálně 2 hodiny. Objem přikládacího prostoru je od 66 l do 138 l podle typu (viz technické údaje).

Obr. 9

Kotel na pyrolytické spalování dřeva Dakon KP Pyro F

výstupní výkon vhodný pro rodinné domy a bytové domy samostatný tepelný zdroj nebo možná kombinace k jiným kotlům (plyn/olej) regulátor CFS 210 pro jednoduché ovládání provozu kotle a přípravy TV vestavěný bezpečnostní tepelný výměník na ochranu kotle před přetopením nízké emise splňující třídu 3 dle ČSN EN 303-5 dlouhá doba hoření, více než 2 hodiny Výstupní výkon Kotle se vyrábějí s výstupním výkonem 21 kW, 26 kW, 32 kW a 38 kW. Palivo Maximální délka kusového dřeva je: 21 kW .................. 40 cm 26 kW ...................51 cm 32 kW .................. 45 cm 38 kW .................. 55 cm Maximální průměr kusu dřeva je 10 cm nebo délka hrany 15 cm.

10

Kvalitní izolace kotlového tělesa zajišťuje nízké tepelné ztráty radiací. Tloušťka stěn, které jsou v kontaktu s plamenem, je 6 mm a zajišťuje dlouhou životnost kotle při dodržení dalších provozních podmínek.

Technický popis

Roztopení kotle otevřete roztápěcí klapku (4, obr. 10) otevřete přikládací dvířka, spalinový ventilátor se zapne, zapalte vložené dřevěné třísky přikládací dvířka zavřete po vytvoření dostatečně velkého žhavého jádra, doplňte vhodné kusy dřeva do celého objemu přikládací komory zavřete roztápěcí klapku, spalování nyní probíhá přes spodní spalinové cesty

Obr. 10 Řez kotlem KP Pyro F (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

Spalovací komora Vstup primárního vzduchu Přikládací komora Roztápěcí klapka Řídicí jednotka CFS 210 Spalinová cesta Spalinový ventilátor Tryska Vstup sekundárního vzduchu

Dřevní plyn se uvolňuje při hoření dřeva v přikládací komoře. Primární vzduch je přiváděn do přikládací komory přes stavitelné vstupy po obou stranách kotle. Dřevní plyn se vede do trysky, kde se smíchá se sekundárním vzduchem. Tato směs prochází do spalovací komory, která je vyložena keramickými cihlami. Zde je díky keramice vysoká teplota a spaliny zde stráví dostatečně dlouhou dobu, aby se spálily všechny hořlavé látky. Spaliny se dále vedou sběračem spalin pomocí ventilátoru do komína. Po dosažení požadované teploty kotlové vody, vypne řídicí jednotka ventilátor a výkon kotle se podstatně sníží. Pokud teplota kotlové vody klesne (spínací hystereze), spalinový ventilátor se znovu spustí. Dvířka přikládací komory jsou umístěny na přední straně kotle, což umožňuje snadné přikládání paliva. Čištění kotle, jeho spalinového sběrače je možno přes čisticí víčka na obou stranách sběrače a na horní straně pomocí dodaného čisticího nářadí. Popel z přikládací i spalovací komory lze odstranit pomocí kartáče, přes otevřená dvířka spalovací komory. Jako řídicí jednotka je použit regulátor CFS 210.

11

Technický popis

3.2 Rozměry a technické údaje KP Pyro F

Obr. 11 Rozměry pyrolytického kotle KP Pyro F RK VK MV VL SWT RL SWT EL

Vstup vratné vody (R1 ½") Výstup topné vody (R1 ½") Měřicí bod termostatického pojistného ventilu (R1/2") Vstup bezpečnostního výměníku tepla (R1/2") Výstup bezpečnostního výměníku tepla (R1/2") Vypouštěcí/napouštěcí ventil (R1/2")

Zkratka

Jednotka

Výkon kotle

–

Hloubka

L

Typ kotle 21

26

32

38

kW

21

26

32

38

mm

753

853

803

903

Šířka

B

mm

623

623

Výška s regulačním přístrojem

H

mm

1257

1322

Ø kouřového hrdla

D AA

mm

Výška kouřového hrdla

H AA

mm

900 1101

150 977

H VK

mm

Výška vstupu do kotle/vypouštění

H RK/EL

mm

Výstup bezpečnostního výměníku tepla

VL SWT

G1/2" vnější

Vstup bezpečnostního výměníku tepla

RL SWT

G1/2" vnější

MV

G1/2" vnitřní

Výška výstupu z kotle

Měřicí bod termostatického pojistného ventilu Tab. 3

12

Rozměry a přípojky

1166 60

Technický popis

Technické údaje

Jednotka Výkon kotle

kW

Emisní třída

–

Typ kotle 21

26

32

38

21

26

32

38

3

Účinnost

%

Hmotnost

kg

310

350

375

410

l

73

90

107

124

Obsah vody Rozměry dvířek přikládacího prostoru (šířka x výška), v půlkruhu

mm

Objem přikládacího prostoru Maximální délka polen (Ø 100 mm) 1)

Doba hoření při jmenovitém výkonu cca

78

430 x 240

520 x 280

l

66

86

114

138

mm

400

510

450

550

10

11,5

25

30

h

Spotřeba dřeva při jmenovitém výkonu kotle a vlhkosti dřeva < 25 % a 13 MJ/kg (buk)

kg/h

2 6,7

8

Maximální provozní přetlak

bar

3

Maximální zkušební přetlak

bar

4,5

Potřebný tah komína

Pa

20

22

Maximální teplota kotlové vody

°C

90

Provozní teplota kotlové vody

°C

70 – 90

Minimální teplota vratné vody

°C

90

Minimální tlak chladící vody pro bezp. výměník tepla

bar

2

Minimální průtok chladící vody pro bezp. výměník tepla

l/min

11

Elektrické krytí

–

IP21

Elektrický příkon (bez externích spotřebičů)

W

80

Tab. 4 1)

Technické údaje KP Pyro F

Jmenovitá doba hoření

Výkon

Tah

Spotřeba paliva

Spotřeba vzduchu

Hmotnostní tok spalin

Obsah CO2

Ø 160

Ø 180

Ø 200

Ø 250

21 kW

20 Pa

6,6 kg/h

37,9 m 3 /h

26 kW 32 kW 38 kW Tab. 5

22 Pa 25 Pa 30 Pa

8,2 kg/h 10,1 kg/h 12,0 kg/h

15,9 g/s

12,60 %

8m

8m

8m

8m

3

19,7 g/s

12,60 %

9m

9m

8m

8m

3

24,1 g/s

12,70 %

11 m

10 m

10 m

9m

3

28,6 g/s

12,70 %

14 m

12 m

11 m

11 m

46,9 m /h 57,2 m /h 68,0 m /h

Parametry spalování a informativní rozměry komína

m 3 /hod

Obr. 12 Graf hydraulické tlakové ztráty 13

Předpisy a podmínky provozu

4.

Předpisy a podmínky provozu

4.3 Provozní podmínky

4.1 Výtah z předpisů

Požadavek na provozní podmínky

Zde uvedené předpisy a normy platí pro Českou republiku. V legislativě jiných zemí lze nalézt obdobné předpisy, případně normy, které se zabývají podmínkami provozu tepelných zařízení na tuhá paliva.

Provozní podmínky, které jsou uvedeny v tab. 4, jsou částí záručních podmínek kotle KP Pyro F.

Podle normy ČSN EN 303-5 je kotel KP Pyro F s ručním přikládáním určen pro spalování kusového dřeva. Je vhodný pro pracovní tlak 3 bar a do topných systémů, které vyhovují požadavkům normy ČSN EN 12 828. Topný systém musí být navržen a provozován s ohledem na: technické stavební předpisy a normy zákonné předpisy místní předpisy Instalace, připojení na komín, napájení, uvedení do provozu, stejně jako údržba a opravy musí být prováděny pouze pracovníky s odpovídající kvalifikací. Oznamovací povinnost V místních předpisech může být zakotvena povinnost oznámit záměr instalace zařízení na tuhá paliva obecnímu úřadu. V každém případě musí být provedena výchozí revize spalinové cesty, jejíž součástí musí být i technický výpočet komína a vzduchových cest. Čištění a údržba Podle Nařízení vlády 91/2010 Sb. musí být prováděno pravidelné čištění a kontrola spalinových cest. Čištění může provádět sám provozovatel 3x do roka, o čištění provádí záznam. Kontrolu spalinové cesty (kouřovodu a komína) a výběr tuhých znečišťujících částic a kondenzátu, musí provést kominík jednou ročně. Doporučujeme uživateli uzavřít smlouvu o údržbě zařízení s místní odbornou firmou. Pravidelná údržba je předpokladem spolehlivého a ekonomického provozu zařízení. 4.2 Zákon o ochraně ovzduší Zákon o ochraně ovzduší 201/2012 Sb. se zabývá předcházením znečišťování ovzduší, snižování úrovně znečištění tak, aby byla omezena rizika pro lidské zdraví způsobená znečištěním ovzduší. Tento zákon stanovuje maximální limity znečišťujících látek v průběhu platnosti zákona. Dále nařizuje kontrolu kotlů na pevná paliva jednou za 2 roky, kdy se kontroluje stav zařízení, způsob jeho provozu, používané palivo. Kontrolu provádí technik, vyškolený výrobcem, výstupem je protokol o provedené prohlídce, který potom slouží uživateli jako doklad místním úřadům. Kotel Dakon KP PYRO F vyhovuje tomuto zákonu podle Přílohy 10, část 1.

Tyto provozní podmínky musí být zajištěny prostřednictvím vhodného hydraulického okruhu a řízením kotlového okruhu. Požadavek na kvalitu topné vody je rovněž součástí záručních podmínek. Provozní podmínky pro zvláštní aplikace musí být projednány s výrobcem. Pro kotel KP Pyro F platí tyto základní podmínky: minimální teplota topné vody ................70 °C minimální teplota vratné vody ...............65 °C v některých případech (dotačních programech) je požadavek na akumulátor topné vody s minimálním obsahem 55 l/kW Palivo Kotel KP Pyro F byl zkoušen s palivem odpovídající ČSN EN 303-5, tab. 7, sloupec A – Kulatina s obsahem vody do 20 %, obsah popela do 1 %, s výhřevností nad 17 MJ/ kg. Pokud je použito palivo s jinými parametry, nemusí bát dosaženo deklarovaných parametrů. Dřevo musí být naštípáno na kusy s průměrem cca 100 mm nebo s hranou 150 mm. Délka dřeva závisí na typu kotle, je uvedena v tab. 4. Pokud je používáno jako palivo měkké dřevo, musí být upraveno nastavení primárního (více) a sekundárního (méně) vzduchu. 4.4. Ochrana proti korozi v topném systému Spalovací vzduch Spalovací vzduch nesmí být silně znečištěn prachem a nesmí obsahovat žádné halogenové sloučeniny. V opačném případě hrozí, že spalovací komora a další teplosměnné plochy mohou být poškozeny. Halogenové sloučeniny jsou silně korozivní. Tyto jsou obsaženy ve sprejích, ředidlech, čisticích a odmašťovacích prostředcích a rozpouštědlech. Přívod spalovacího vzduchu musí být navržen tak, aby nemohl být nasáván např. z chemických čistíren nebo lakoven. Na rozvod vzduchu přímo v kotelně se vztahují zvláštní požadavky. Přídavná ochrana proti korozi K poškození topného zařízení korozí dochází, pokud má kyslík možnost průniku do topné vody. To je možné, např. při podtlaku v topném systému, kdy je expanzní nádoba příliš malá, nebo jsou v topném systému použity plastové trubky bez kyslíkové bariéry. Pokud topný systém nemůže být proveden jako uzavřený, bez trvalého přístupu kyslíku, je nutno provést dodatečná protikorozní ochranná opatření. Vhodná opatření zahrnují změkčenou vodu, chemikálie vázající kyslík nebo chemikálie, které tvoří povlak na povrchu materiálu (např. podlahové vytápění s plastovými trubkami). Aby nedošlo k poškození topného systému, musí mít chemické přísady prohlášení výrobce o vhodnosti jejich použití pro danou aplikaci. Tam, kde se přístupu kyslíku nelze zabránit (např. u podlahového vytápění s potrubím propustným pro kyslík), se doporučuje systém oddělení okruhů pomocí výměníku tepla.

14

Stanovení velikosti kotle na dřevo

5.


5.1 Základní principy Uživatel vývojově pokročilého kotle na dřevo očekává spokojenost s provozem topného systému, s jeho účinností a pohodlí obsluhy. Pro stanovení potřebného výkonu kotle na dřevo je nutno zahrnout mnohem více vlivů než při obdobném výpočtu kotle na plyn nebo olej. Předně je nutno akceptovat ruční, ne plně automatický provoz. Dále je to nemožnost zastavení hoření a tím nutnost provedení opatření k odvedení přebytečného výkonu. Dále je to v mnoha zemích povinnost nebo doporučení použití akumulačního zásobníku. Proto při návrhu je nutno zahrnout tyto a další specifické vlastnosti kotle na dřevo. Ze strany topného systému má na návrh zásadní vliv požadavek na noční útlum a ranní výkonovou špičku. Navíc, zahrnutí akumulačního zásobníku do topného systému vyžaduje specifické řešení hydrauliky. Ze strany kotle se musí zahrnout potřebná doba náběhu kotle. Kotel je schopen dosáhnout plného výkonu ze studeného stavu až po určité době, není výjimkou i 45 minut. Proto zde jsou následující doporučení: neautomatický provoz kotle na dřevo vyžaduje jiný přístup k volbě potřebného výkonu, než běžné typy kotlů zapojení akumulačního zásobníku vyžaduje systém s hydraulickým vyvážením a omezením maximálního průtoku plné nabití akumulačního zásobníku večer zajistí potřebné teplo pro ranní provoz

V zásadě jsou možné dva typy návrhu systému s kotlem na dřevo: kotel na dřevo je v zapojení s druhým, automatickým tepelným zdrojem, např. plynovým kotlem

5.3 Systémy se samostatným kotlem Pokud je kotel na dřevo jediným zdrojem tepla nebo musí být provozován samostatně (např. v kombinaci s plynovým kotlem na jeden komín), je nutno řešit předimenzování kotle. Nejpřesnější je výpočet projektanta podle stavební dispozice objektu, použitých materiálů a konstrukcí. Ve starších, známých systémech je možno využít známou spotřebu paliva v minulých topných sezónách. V mnoha případech je možno vypočítat minimální spotřebu tepla pomocí metody MINERGIE®: Spotřeba oleje Q min = ––––––––––––––––– 250 Spotřeba plynu Q min = ––––––––––––––––– 250 Q min

minimální požadovaný výkon kotle [kW]

Výsledný požadovaný výkon kotle je často menší, než je požadavek normy ČSN EN 12 831, ale je v mnoha případech dostatečný. V některých případech se ale odhadovaná spotřeba může výrazně lišit od skutečnosti. Opět je nutno respektovat specifické vlastnosti kotlů na dřevo. Každý kotel je vybaven určitou velikostí přikládací komory, která určuje dobu hoření kotle. Tato doba je určena dobou hoření kotle při jmenovitém výkonu, např. 3 hodiny. Pro získání tepla jmenovitého výkonu kotle po dobu 24 hodin je nutno přikládat 8x za den. Při reálném provozu však není možno takto kotel provozovat (je nutné např. čištění), příslušné potřebné teplo je nutno získat jiným způsobem. Jako možné řešení je předimenzování kotle a doplnění příslušného akumulačního zásobníku.

samostatný kotel na dřevo, jehož provoz není zálohován jiným tepelným zdrojem 5.2 Systém se dvěma kotli V systému se dvěma kotli je kotel na dřevo zálohován druhým automatickým kotlem. Zálohový zdroj může pokrýt spotřebu tepla v době, kdy kotel na dřevo nemá při startu potřebný výkon nebo došlo k dohoření paliva. V tomto případě nemusí být kotel předimenzován, akumulátor o potřebném objemu zajistí optimální provoz kotle. V některých systémech může být kotel na dřevo použitý jako záložní, používá se pouze při venkovních teplotách nižších než např. -12°C (pouze několik dnů v topné sezóně) a vypomáhá primárnímu zdroji tepla, např. tepelnému čerpadlu.

15


Doba hoření při plném naložení paliva (hod)

Zvětšení výkonu kotle (%)

Obr. 13 Stanovení výkonu kotle podle doby hoření a požadovaného přikládání Počet přikládání za den: (a) 2x (b) 3x (c) 4x (d) 5x (e) 6x Potřebné zvýšení výkonu kotle při požadovaném počtu přikládání za den je: Q K = Q min x (f + 1) f QK Q min

koeficient navýšení výkonu kotle Zvýšený výkon kotle (kW) Minimální požadovaný výkon kotle (kW)

Příklad výpočtu starší dům, spotřeba plynu cca 3 750 m 3 za rok maximální počet přikládání za den 5 Přibližný požadavek na spotřebu objektu podle vzorce metody MINERGIE®: 3 750 m 3 Q min = –-----–––––––––––– = 15 kW 250 m 3 /kW Kotel KP PYRO F – doba hoření 2 hod. Koeficient zvýšení výkonu F = 1,4 (= 140 %) Výstupní výkon kotle Q K = 15 kW x 2,4 = 36 kW

KP Pyro F

Jednotka

21

26

32

38

Výkon kotle

kW

21

26

32

38

Doba hoření

hod

2

2

2

2

Přikládání 2x za den

kW

3,5

4,3

5,3

6,3


kW

5,3

6,5

8,0

9,5


kW

7,0

8,7

10,7

12,7


kW

8,8

10,8

13,3

15,8


kW

10,5

13,0

16,0

19,0

Tab. 6 16

Očekávaný maximální příkon objektu v závislosti na počtu přikládání za den

Velikost akumulačního zásobníku

6.


6.1 Použití akumulačního zásobníku Akumulační zásobník umožňuje provoz kotle při optimálních podmínkách – energie paliva je získána při nejlepší účinnosti a nejnižších emisích. Teplo, které není spotřebováno na okamžité vytápění objektu, je uloženo do akumulačního zásobníku. Po dohoření paliva v kotli je energie, potřebná pro vytápění objektu, vedena ze zásobníku. Kromě technických výhod, použití akumulačního zásobníku také podstatně zlepšuje komfort vytápění, není nutno často přikládat a je možný plně automatický provoz. 6.2 Určení velikosti akumulačního zásobníku Na výpočet velikosti zásobníku existují různé metody, které doporučují jeho co největší velikost. Jednoduchá metoda pracuje s konstantou ke jmenovitému výkonu kotle, např. 50 l/kW. Tato metoda se většinou používá pro doporučení velikosti zásobníku v různých předpisech a nařízeních, např. BImSchV (Německo). Nicméně se zde uvádí: „(spalovací systémy na dřevo) musí být vybaveny přiměřeně velkým tepelným akumulačním zásobníkem“. Takovýto požadavek jasně stanoví potřebu věcného a odborného výpočtu. Uvedené metody právně neomezují jiná technická řešení. Avšak vždy by měl být zvážen prostorový i ekonomický pohled navrhovaného řešení. V dalším jsou uvedeny dvě jednoduché metody pro stanovení velikosti akumulačního zásobníku. Jako minimální velikost akumulátoru by měl být zvolen větší výsledek z obou metod. Větší objem akumulátoru je výhodnější pro systémy s kotlem na dřevo a přinášejí zejména komfort při jeho provozu. Tato větší velikost akumulátoru je však dražší, vyžaduje větší prostor pro instalaci apod. Uživatel takovéhoto systému většinou volí kompromis mezi technickou potřebou velkého akumulátoru a ekonomickými náklady. Avšak nevhodně zvolený menší akumulátor z důvodu vyšších investičních nákladů nemusí vyhovovat provozu systému s kotlem na dřevo. Proto je správný technický návrh důležitý.

Příklad výpočtu kotel KP Pyro F jmenovitý výkon 26 kW jmenovitá doba hoření 2 hod Velikost akumulačního zásobníku: VPU = 13,5 x 26 kW x 2 hod = 702 l Jako vhodný zásobník může být zvolen např. Storacell P 750-80 S o objemu 750 l.

Norma ČSN EN 303-5 uvádí rozšířený vzorec pro výpočet minimální velikosti objemu akumulačního zásobníku:

VPU, min QK TB QH Q Kmin

minimální objem akumulátoru (ltr) jmenovitý výkon kotle (kW) jmenovitá doba hoření kotle (hod) tepelná spotřeba objektu (kW) minimální výkon kotle (kW)

Výraz v závorce zavádí do vzorce jistou dynamiku. Zahrnutí je dáno poměrem minimálního výkonu kotle a tepelnou spotřebou objektu. Toto vychází z předpokladu, že pokud je poměr minimálního výkonu kolte a spotřeby tepla objektu nižší než 30%, nemusí být kotel na dřevo v provozu. Pokud není možno dostatečně snížit výkon kotle, musí se použít akumulátor podle minimálního výkonu kotle. V normě ČSN EN 303-5 byl poprvé uveden vzorec pro výpočet minimálního objemu akumulátoru jako standard. Proto je nutno výsledek výpočtu podle některé jiné metody posoudit rovněž podle uvedené normy.

Statická metoda Statická metoda určuje velikost akumulačního zásobníku, který musí pojmout teplo za určitou dobu. Základem této metody je předpoklad, že teplo plně naloženého kotle musí pojmout akumulační zásobník, kdy topný systém nepožaduje žádné teplo. Objem akumulačního zásobníku, který je schopen pojmout teplo z kotle: VPU = 13,5 x Q K x TB VPU QK TB

Objem zásobníku (l) Jmenovitý výkon kotle (kW) Jmenovitá doba hoření (hod)

Tato metoda určení objemu zásobníku dává rychlý odhad (bez znalosti konkrétního systému) jeho objemu, který by měl umožnit bezpečný, ekonomický provoz kotle na dřevo. Pokud je zvolen menší zásobník, musí být zajištěn odběr energie do topného systému nebo musí být přiměřeně omezeno množství přikládaného paliva do kotle.

17


Dynamická metoda Dynamická metoda určuje velikost akumulačního zásobníku podle požadavku na teplo a chování uživatele. Základem této metody je znalost potřeby tepla v závislosti na venkovní teplotě během topné sezóny. Ve většině topné sezóny je požadavek na teplo pouze částí požadavku na maximální výkon kotle. Průměrná teplota v topné sezóně je pro naše podmínky přibližně 4 °C, proto je dnů s tímto částečným požadavkem na teplo nejvíce. Systém se proto navrhuje na tento, nejvíce se vyskytující, pracovní bod. Metoda výpočtu zahrnuje parametry pro typický rodinný dům s typickým uživatelem.

Pro výpočet podle dynamické metody platí vzorec:

VPU QN QK R

Objem akumulátoru (l) Normované tepelné ztráty objektu (kW) Jmenovitý výkon kotle (kW) Výpočtová teplota vratné vody (°C)

Počet denního přikládání je potom dán vzorcem:

n QN TB QK

Potřebný počet přiložení za den Tepelné ztráty objektu (kW) Jmenovitá doba hoření kotle (hod) Jmenovitý výkon kotle (kW)

Tento jednoduchý vzorec pro výpočet velikosti akumulačního zásobníku zahrnuje pouze parametry na požadavek tepla, výkonu kotle a určené teploty vratné vody. Požadavek tepla a návrhová teplota vratné vody jsou závislé na topném systému. Proto změna velikosti kotle (výstupní výkon, jmenovitá doba hoření) má vliv na velikost akumulačního zásobníku. Obr. 14 Klimatická křivka (1) Gt

Návrhový bod, nejčastější pracovní bod – cca 45 % běžného požadavku na teplo Poměr dnů s danou venkovní teplotou k počtu dnů v topné sezóně Venkovní teplota (°C)

Jiný přístup k výpočtu, např. uživatel určí maximální dobu provozu kotle, dává vzorec:

b

Uvažovaná denní doba provozu kotle (hod) při návrhovém bodu dle obr. 14

Výkon kotle podle výše uvedených předpokladů:

Příklad výpočtu kotel KP Pyro F jmenovitý výkon 26 kW jmenovitá doba hoření 2 hod návrhová teplota 80/65°C spotřeba objektu 20 kW Obr. 15 Akumulace energie kotle

Objem akumulačního zásobníku:

fBeh φ

VPU = 2246 x (2,5 – (20/26)) / (73- (0,4 x 65)) x 26 = 2 150 l

Q QN QK t T

Faktor zahrnující potřebnou denní topnou dobu Faktor zahrnující návrhový pracovní bod (venkovní teplota 3 – 5 °C, která zahrnuje 45 % běžného požadavku na teplo Výkon Požadavek objektu na teplo (dle ČSN EN 12 831) Jmenovitý výkon kotle Čas Jmenovitá doba hoření (hod)

Graf na obr. 15 jasně ukazuje, že přebytek výkonu kotle a jeho akumulace musí být dostatečně velký, aby pokryl spotřebu objektu i po dohoření kotle. 18

Počet přikládání za den: n = 6,4 x 20 / 2 / 26 = 2,5 Výsledek: Zvolena velikost zásobníku 3 x Storacell P 750-80 S, tj. 2 250 l. Do kotle bude nutno přiložit během dne 2x plně a jednou poloviční dávkou dřeva. Takto může být systém provozován přibližně polovinu topné sezóny, při venkovní teplotě kolem 3 °C.


Určení velikosti čerpadla primárního okruhu

Připojení akumulačního zásobníku přes T-kus

Pro zajištění plného a rovnoměrného ohřevu zásobníku na nejvyšší teplotu (max. 90 °C) musí být primární čerpadlo dostatečně dimenzováno pro potřebný průtok při teplotním spádu mezi topnou a vratnou vodou 5 až 10 K. Čerpadlo by mělo být instalováno na potrubí vratné vody, výtlak musí pokrýt hydraulickou tlakovou ztrátu v obvodu kotle, zařízení pro zvýšení teploty vratné vody, profilu potrubí, apod.

Připojení akumulátoru bez zvláštního vývodu pro vratnou vodu je možné přes tzv. T-kus na spodním vývodu zásobníku. Toto řešení zabraňuje ovlivnění vrstvení nebo poklesu teploty uvnitř zásobníku vlivem vratné vody. Je důležité, aby T-kus byl připojen co nejblíže zásobníku a aby jeho rozměry zajistily co nejlepší hydraulické oddělení.

Připojení akumulačního zásobníku Při nesprávně připojeném čerpadle akumulačního zásobníku mohou nastat následující problémy: předimenzované čerpadlo (výtlačná výška i průtok) dává ve výsledku vysokou rychlost proudění, nadměrný hluk, zapříčiní špatnou funkci regulačních ventilů, apod. nežádoucí průtok do topných okruhů nebo zásobníků TV nedostatečné využití akumulačního zásobníku akumulační zásobník jako hydraulický oddělovač Doporučujeme využít akumulační zásobník jako hydraulický oddělovač podle obr. 16. Z tohoto důvodu by měly být akumulační zásobníky vybaveny příslušným připojením. Např. zásobník Storacell P umožňuje připojit potrubí vratné vody tak, aby vratná voda do kotle měla požadovanou teplotu. Rovněž působí proti možnému ovlivnění vrstvení vody v zásobníku.

Obr. 17 Připojení akumulátoru pomocí T-kusu

Obr. 16 Zapojení akumulačního zásobníku jako hydraulického oddělovače

19


Použití několika akumulačních zásobníků Pro získání velkého objemu akumulace je někdy lépe použít několika menších, ať z důvodů prostorových nebo snadné obsluhy. Při zapojení několika nádrží musí být zajištěno jejich rovnoměrné rozložení zatížení, např. zapojení podle Tichelmanna. Pro paralelní zapojení je nutno dodržet tyto zásady: paralelní zapojení je doporučeno pro dva stejné zásobníky navrhované zapojení může být použito pro více zásobníků

Pro sériové zapojení je nutno dodržet tyto zásady: Sériové zapojení je vhodné pro systémy s různými zásobníky a různém objemu a typu. Na obrázku je uvedeno zapojení zásobníku s kombinovaným typem, s vnitřním integrovaným zásobníkem TV. Tento kombinovaný zásobník má vyšší prioritu, protože je požadován vysoký komfort při dodávce teplé vody. Sériové zapojení dvou stejných akumulačních zásobníků je možné, ale nedoporučuje se z energetických důvodů. Vratná voda z topného systému musí nejdříve projít přes druhý, chladnější zásobník. Proto se doporučuje paralelní zapojení dvou stejných akumulátorů.

teplotní čidlo pro přepínání zdrojů v systémech se zdroji na různá paliva může být zapojeno v jednom nebo ve všech zásobnících, protože teplo je ukládáno ve všech zásobnících rovnoměrně (při zapojení dle Tichelmanna) vnitřní průměr propojovacího potrubí s částečným průtokem musí být zvoleno podle požadovaného průtoku

Obr. 19 Sériové zapojení rozdílných zásobníků VL

RL Obr. 18 Paralelní zapojení stejných zásobníků VL

RL

EK

Topná voda ze zásobníku, kromě hydrauliky: • Topná – topné okruhy • Vratná – olejový/plynový kotel • Vratná – hydraulický oddělovač Vratná voda do zásobníku, kromě hydrauliky: • Vratná – topné okruhy • Přepínací ventil Vstup studené vody do bezpečnostního tepelného výměníku

EK

Topná voda ze zásobníku, kromě hydrauliky: • Topná – topné okruhy • Vratná – olejový/plynový kotel • Vratná – hydraulický oddělovač Vratná voda do zásobníku, kromě hydrauliky: • Vratná – topné okruhy • Přepínací ventil vstup studené vody do bezpečnostního tepelného výměníku

6.3 Výběr akumulačního zásobníku V současnosti existuje mnoho výrobců zásobníků, které je možno použít k akumulaci tepelné energie z kotle na dřevo. Tyto zásobníky mohou sloužit pouze k akumulaci nebo mohou být kombinovány s dalšími možnostmi ohřevu z dalšího zdroje tepla, např. solárního systému, nebo mohou ve vnitřním zásobníku ohřívat teplou vodu. Samostatný zásobník pro akumulaci by měl mít možnost vrstvení vody uvnitř zásobníku s odběrem vratné vody do kotle s požadovanou teplotou. Vrstvení vody v zásobníku je takřka podmínkou dobrého akumulátoru, protože teplo se ukládá v horní části zásobníku a nedochází k promíchávání objemu. Teplo je tak možno odebírat i při částečně nabitém zásobníku. Dalším důležitým kriteriem výběru je izolace zásobníku. Dobrá izolace brání úniku tepla, ochlazování vody. Dalším důležitým parametrem výběru je počet, rozmístění a dimenze přípojek k topnému systému a zdroji tepla. Akumulační zásobníky jsou vyráběny v různých typech, velikostech a provedeních, které umožňují projektantovi zvolit správný zásobník do topného systému.

20


Storacell P 500/750/1000-80 S

Duo FWS ... / 2

Akumulační zásobníky Storacel P se vyrábějí ve velikostech 500 l, 750 l a 1000 l. Jsou vybaveny speciálním společným zpětným kanálem, který umožňuje volit teplotu vratné vody. Tím se dosáhne optimální teplota vratné vody bez vlivu na rozvrstvení uvnitř zásobníku. To přináší výhodu podstatně lepšího využití tepelné energie uložené v akumulované vodě.

Kombinovaný akumulační zásobník má tyto vlastnosti a funkce: výměník TV je tvořen nerezovým vlnovcem (materiál W1.4404) vysoký komfort ohřevu teplé vody díky vlnovci s velkou teplosměnnou plochou

Solární kolektory mohou být připojeny přes externí výměník.

velký solární výměník, tvořený trubkovou cívkou pro optimální využití sluneční energie

Storacell P 500/750/1000-80 S-solar

solární výměník je umístěn v topné vodě, takže nehrozí tvorba usazenin vodního kamene

Tento zásobník využívá termosifonového efektu – pomocí zvláštního vnitřního válce zajišťuje rovnoměrný vrstvený ohřev vody shora dolů. Akumulační zásobníky Storacell jsou vyráběny ve velikostech 500, 750 a 1 000 l. Jsou tvořeny ocelovým zásobníkem s integrovaným termosifonovým válcem a solárním výměníkem pro připojení solárního systému. Tepelnou izolaci tvoří PU pěna o síle 80 mm potaženého tvrdým materiálem PS, která snižuje tepelné ztráty na minimum. zásobník je vhodný až pro 16 solárních kolektorů patentovaný termosifonový rozvod tepla ve vrstveném zásobníku gravitační klapka řízená vztlakem Storacell SP 750 solar Tento kombinovaný zásobník je určen pro solární ohřev TV v kombinaci se záložním solárním vytápěním. Kompaktní konstrukce má příznivý poměr mezi vnějším povrchem a objemem, jsou tak minimalizovány ztráty zásobníku. Izolaci zásobníku tvoří 100 mm silná PU pěna, která neobsahuje CFC. Hydraulické připojení je zjednodušeno použitím několika mechanických dílů. Kombinovaný zásobník má tyto vlastnosti a funkce: vnitřní smaltovaný zásobník 160 l s hořčíkovou anodou jako ochranou proti korozi

slimline verze pro snadnou manipulaci veškeré přípojky pro solární a topné okruhy i pro TV jsou umístěny na boku zásobníku volitelné jímky pro umístění teplotních čidel Vlnovec z nerezové oceli je uvnitř navinut na nosné konstrukci. Ve své horní části má vlnovec zvláště velký povrch, aby bylo dosaženo vysokého komfortu přípravy teplé vody. Spodní část je dimenzována tak, aby byl zajištěn dostatečný přenos tepla v chladné části zásobníku. Tím se optimalizuje solární zisk. Podrobné technické údaje, rozměry a schémata zapojení jsou uvedeny v katalogu zásobníků. 6.4. Předávací stanice TV pro akumulační zásobníky Ohřev TV v kombinovaném akumulačním zásobníku je náročný především finančně. Rovněž ohřev po vyčerpání zásobníku vyžaduje určitou dobu. Proto se v poslední době prosazují tzv. předávací stanice TV, které pracují na principu průtočného ohřevu. Topná voda je odebírána z akumulačního zásobníku, TV je pak rozvedena do objektu běžným způsobem. Výhodou je, že TV se připravuje pouze v okamžiku spotřeby, z pohledu hygieny je minimální objem vody v samotném výměníku i v potrubí, takže tvorba škodlivých bakterií je výrazně omezena. Tímto způsobem je možno dovybavit stávající topné systémy bez přípravy TV.

velký solární výměník, tvořený teplovodní spirálou pro optimální využití sluneční energie veškeré přípojky TV jsou umístěny shora, všechny přípojky pro solární a topné okruhy jsou umístěny na boku zásobníku solární výměník je umístěn v topné vodě, takže nehrozí tvorba usazenin vodního kamene

21


7.

Řídicí jednotka kotle

7.1 CFS 210 pro kotel KP Pyro F Pro řízení kotle KP Pyro F je určen regulátor CFS 210. Ovládá spalinový ventilátor, oběhové čerpadlo, případně ohřev zásobníku TV pomoci čerpadla nebo trojcestného ventilu. Provoz kotle je řízen kotlovým termostatem, který ovládá spalinový ventilátor. Tento ventilátor zajišťuje přísun vzduchu pro spalování. Neslouží k odvodu spalin z kotle, ten musí být zajištěn požadovaným tahem komína. Při spuštění kotle hlavním vypínačem je možno zvolit ruční nebo automatický provoz ventilátoru. Při ručním provozu je ventilátor v provozu bez ohledu na teplotu kotlové vody. K jeho vypnutí dojde pouze při aktivaci havarijního termostatu (STB). Ruční provoz se používá při roztopení kotle, kdy teplota spalin je nízká. Po zvýšení teploty spalin (cca 55°C), je možné přepnout ventilátor do automatického provozu. Ventilátor je potom řízen teplotou topné vody. Po dosažení nastavené teploty kotlové vody se ventilátor vypne, kotel přejde do provozu se sníženým výkonem. Tím poklesne teplota kotlové vody, po snížení pod nastavenou teplotu se ventilátor opět zapne a kotel opět pracuje s plným výkonem. Pokud dojde k otevření přikládacích dvířek, ventilátor se zapne pro odsátí spalin z přikládacího prostoru.

Obr. 22 Schéma zapojení jednotky CFS 210 22

Regulátor CFS 210 je vybaven termostatem minima teploty kotlové vody, který slouží jako částečná ochrana kotle proti nízkoteplotnímu provozu. Pokud je teplota kotlové vody nižší, než je nastavená na tomto termostatu (cca 60°C), je oběhové čerpadlo vypnuto, veškerá energie je využita pro rychlý ohřev vody v kotli. Po dosažení nastavené teploty se oběhové čerpadlo zapne a teplo je distribuováno do topného systému. Po dohoření paliva se sníží teplota spalin pod stanovenou mez a ventilátor se vypne. Takto nedochází ke zbytečnému ochlazování kotle a topné vody běžícím ventilátorem. Ke kotli je možno připojit zásobník TV, který je nabíjen přes trojcestný ventil, kdy je upřednostněn ohřev TV před vytápěním. Druhá možnost ohřevu zásobníku TV je použití samostatného čerpadla, zde je však nutno vyřešit rozdělení průtoku topné vody do zásobníku TV a do topného systému. K řídicí jednotce je možno připojit prostorový termostat (230 VAC , 3 A), který ovládá další oběhové čerpadlo v topném systému. Zapínáním a vypínáním tohoto čerpadla je možno řídit teplotu v objektu. Kotel potom řídí svůj výkon podle teploty topné vody vypínáním a zapínáním ventilátoru.

Příklady zapojení topného systému

8.


8.1 Informace ke všem uvedeným příkladům Připojení kotle na tuhá paliva do hydraulického systému vyžaduje respektování určitých pravidel. Kromě zákonných požadavků a technických pravidel pro instalaci takovéhoto zařízení, je velmi důležité nejprve konzultovat požadavky uživatele jeho požadavky na provoz systému. Kotel na tuhá paliva je možno provozovat samostatně nebo v kombinaci s dalším zdrojem tepla, od toho se odvíjí vybavení systému provozními prvky, bezpečnostním zařízením, případně řídicím systémem. Kotel smí být připojen do samostatného komína odpovídající třídy – pro mokrý provoz a teploty nad 250 °C – dle normy ČSN 73 4201. Uvedená hydraulická zapojení jsou doporučená pro zajištění spolehlivého provozu topného systému. Pro všechny příklady systému topné soustavy platí: uspořádání systému je nutno chápat pouze jako doporučení

Expanzní nádoby Pro návrh topného systému musí být vypočtena expanzní nádoba pro maximální teplotu systému (obecně 90° C – maximální teplota kotlové vody) a celkový objem vody v topném systému. Tento požadavek je důležitý při použití jednoho nebo více akumulačních zásobníků s velkým objemem. Expanzní nádoba bude mít rovněž velký objem. Proto může být výhodnější a cenově přístupnější použití několika menších expanzních nádob než použití, např. jen jedné velké expanzní nádoby. Ve schématech je umístění a počet expanzních nádob pouze informativní. Konkrétní umístění expanzních nádob může mít zásadní vliv na funkci celého topného systému. Využití solární energie Použití solárního ohřevu v kombinaci s kotlem na dřevo je výhodné z hlediska ekologického i ekonomického. Zde uvedené příklady je možno využít jak pro vytápění, tak i pro přípravu TV. V principu jsou vhodné všechny typy zapojení, které používají akumulační zásobník, s výhodou kombinovaný s přípravou TV nebo v sériovém zapojení.

uvedená zapojení nemusí být úplná

8.2 Bezpečnostní vybavení topného systému

při návrhu systému musí být dodrženy všechny místně platné předpisy a pokyny / směrnice týkající se instalace systému a dimenzování jednotlivých prvků systému

Požadavky

Hydraulické zapojení Směšovací ventily topných okruhů. Systémy s kotlem na tuhá paliva, s akumulačním nebo kombinovaným zásobníkem by měly být vybaveny regulací topného okruhu se směšovačem. Tyto směšovací ventily jsou nabízeny v různém provedení i pohony pro rychlou instalaci. Optimální využití akumulačního zásobníku je možné pouze s regulací směšovačem na straně topné vody. Čerpadla topných okruhů Nařízení komise ES č. 641/2009 upravuje použití čerpadel pro topné systémy. Od 1. ledna 2013 musí mít bezucpávková samostatná oběhová čerpadla, s výjimkou čerpadel výslovně navržených pro primární okruhy tepelných solárních systémů a tepelných čerpadel, hodnotu indexu energetické účinnosti EEI nejvýše 0,27. Od 1. srpna 2015 musí mít samostatná bezucpávková oběhová čerpadla a bezucpávková oběhová čerpadla vestavěná ve výrobcích hodnotu indexu energetické účinnosti EEI nejvýše 0,23. Tento požadavek splní většinou čerpadla s elektronickým řízením výkonu podle tlakové ztráty. U systémů s konstantním průtokem (např. oběhové čerpadlo primárního okruhu nebo systémy s nízkou tlakovou ztrátou) se nevyžadují čerpadla s elektronickým řízením.

Spalování tuhých paliv je klasifikováno jako mnohem obtížnější než spalování plynu nebo oleje. Kotle na dřevo jsou provozovány přednostně v uzavřených systémech s membránovou expanzní nádobou. Proti přehřátí je kotel chráněn bezpečnostním tepelným výměníkem, napojeným na chladící vodu. Tato voda je přivedena do bezpečnostního výměníku přes termostatický pojistný ventil, který se otevírá po překročení limitní teploty kotlové vody. Výkon kotle na tuhá paliva je zásadně závislý na předepsaném tahu komína. Proto je doporučen výpočet komína podle skutečné instalace kotle. Dále je doporučen regulátor/stabilizátor komínového tahu, kterým lze snížit tah komína na požadovanou hodnotu. Bezpečnostní zařízení topného systému musí odpovídat ČSN EN 12 828. Použití otevřeného topného systému je v zásadě možné, ale není doporučené. Vybavení kotle, uvedené na obrázku, ukazuje nejdůležitější bezpečnostní prvky systému, nemusí být však úplné. Praktická realizace musí odpovídat platným technickým předpisům. Použití bezpečnostních prvků kotle podle ČSN EN 12828 Bezpečnostní vybavení pro kotle na tuhá paliva do 100 kW s bezpečnostním omezovačem teploty do 110 °C.

23


Obr. 23 Vybavení kotle bezpečnostním zařízením RK VK (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19)

24

Vratná voda Topná voda Kotel Bezpečnostní výměník – chladicí smyčka Uzavírací ventil topné/vratné vody Tepelný regulátor výkonu kotle – TRV Termostatický ventil chladicí smyčky jako omezovač teploty STB Teploměr vody v kotli Pojistný přetlakový ventil 2,5 bar/3 bar Odpad od pojistného ventilu Tlakoměr vody v kotli Kontrola množství vody v kotli (stavoznak) Napouštěcí ventil se zpětnou klapkou Vypouštěcí ventil Potrubí pro připojení expanzní nádoby Uzavírací ventil s pojistkou proti uzavření Vypouštěcí ventil expanzní nádoby Tlaková expanzní nádoba Vstup chladící vody (min. 2,0 bar a 20 l/min.) Regulátor tahu komína Komín


8.3 Zapojení kotle v samotížném systému

Obr. 24 Zapojení kotle KP Pyro F v samotížném systému

Nejjednodušší zapojení topného systému, cirkulace vody nastává vlivem rozdílné teploty topné a vratné vody. Potrubí systému musí být spádováno (cca 1,5 %) tak, aby i ve vodorovných úsecích mohla voda proudit žádaným směrem.

Bezpečnostní výměník tepla je zapojen z důvodu nebezpečí možného zamrznutí otevřené expanzní nádoby. Vzhledem k charakteru provozu toto zapojení nevyužívá možnosti kotle.

Otevřená expanzní nádoba je umístěna v nejvyšším místě, ventil CV slouží k nastavení cirkulace topné vody proti zamrznutí nádoby. Ventily TRV na radiátorech musí mít minimální KV v plně otevřeném stavu. Doporučujeme na některých radiátorech tyto ventily neosazovat, aby byl zajištěn minimální průtok systémem.

25


8.4 Systém s přirozenou cirkulací, tlakovou expanzní nádobou a se zásobníkem TV

Obr. 25 Systém s přirozenou cirkulací, tlakovou expanzní nádobou a se zásobníkem TV

Kotel zapojen do topného systému přímo, bez směšovacího zařízení. Zásobník je rovněž připojen přímo jako radiátor, Zpětná klapka musí být speciální typ pro samotížný provoz (bez pružiny). Systém je vybaven tlakovou expanzní nádobou. Zásobník TV je vybaven směšovacím ventilem, který zabraňuje opaření horkou vodou.

26

Bezpečnostní výměník tepla je zapojen z důvodu nebezpečí možného zamrznutí otevřené expanzní nádoby. Vzhledem k charakteru provozu toto zapojení nevyužívá možnosti kotle.


8.5 Systém s nuceným oběhem a trojcestným ventilem

Obr. 26 Systém s nuceným oběhem a trojcestným ventilem

Základní zapojení kotle do topného systému s nuceným oběhem. Kotel je chráněn proti nízké teplotě vratné vody trojcestným ventilem SWR, který otevírá do topného systému po dosažení otevírací teploty (55 – 60°C). Oběhové čerpadlo je spínáno termostatem umístěným v kotli, termostat je nastaven na minimální teplotu v kotli cca 55 °C. Ventilem ve zkratu se nastavuje požadovaný průtok pro cirkulaci vody v kotli při roztápění kotle. Expanzní nádoba je tlaková. Zpětná klapka je typ pro provoz s přirozeným oběhem a slouží k zajištění cirkulace při výpadku el. proudu.

27


8.6 Systém s nuceným oběhem a čtyřcestným ventilem

Obr. 27 Systém s nuceným oběhem a čtyřcestným ventilem

Zapojení topného systému s čerpadlem, vybavené čtyřcestným ventilem. Tento ventil zajišťuje pracovní teplotu kotle na požadované hodnotě (60/80 °C), do topného systému je dodávána topná voda příslušné teploty. Řízení ventilu můře být ruční nebo automatické, při ručním řízení je nutná pozornost při nastavení správné polohy pro zajištění požadovaných teplot topné a vratné vody.

28


8.7 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem a zásobníkem TV

Obr. 28 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem a zásobníkem TV

Zásobník TV je nabíjen samotížně, může se ohřát až na teplotu topné vody. Proto je nutný směšovací ventil WWM, který zabraňuje zranění uživatele horkou vodou.

29


8.8 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem a zásobníkem TV

Obr. 29 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem a zásobníkem TV

Zásobník TV je nabíjen pomocí čerpadla PSW, které je spínáno termostatem v zásobníku a mělo by být spínáno rovněž termostatem topné vody (v sérii). Pokud není tento termostat použitý, může nastat situace, kdy přes zásobník cirkuluje chladná voda z kotle. Při nabíjení zásobníku TV je nutno vypnout oběhové čerpadlo PWE.

30


8.9 Systém s nuceným oběhem, čtyřcestným ventilem a zásobníkem TV

Obr. 30 Systém s nuceným oběhem, čtyřcestným ventilem a zásobníkem TV

Zapojení s čtyřcestným ventilem. Zásobník TV je nabíjen pomocí čerpadla PSW, které je spínáno termostatem v zásobníku a mělo by být spínáno rovněž termostatem topné vody (v sérii). Pokud není tento termostat použitý, může nastat situace, kdy přes zásobník cirkuluje chladná voda z kotle. Při zapnutí čerpadla PSW se musí vypnout oběhové čerpadlo PS, aby zásobník TV byl nabíjen plným výkonem kotle.

31


8.10 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, akumulační nádrží a zásobníkem TV

Obr. 31 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, akumulační nádrží a zásobníkem TV

Zapojení topného systému s akumulační nádrží, která je nabíjená přímo z kotle. Distribuce tepla z nádrže je řízena regulačním přístrojem, který musí zabezpečit: ovládání oběhového čerpadla PWE na základě teploty topné vody řízení směšovací skupiny s ventilem HS a čerpadlem PH podle požadavku na teplotu v objektu, případně venkovní teploty (FA) nabíjení zásobníku TV čerpadlem PSW, případně cirkulaci TV čerpadlem PZ vypnutí čerpadla PWE v případě nabíjení zásobníku TV Přepouštěcí ventil je nutný v případě vybavení všech radiátorů termostatickými ventily TRV.

32


8.11 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, elektrokotlem a zásobníkem TV

Obr. 32 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, elektrokotlem a zásobníkem TV

Systém s nuceným oběhem, s elektrokotlem a zásobníkem TV, který je nabíjen čerpadlem, ovládaným termostatem v zásobníku. Oba zdroje tepla je možno jednotlivě odpojit. V letním provozu doporučujeme řešit nabíjení zásobníku TV pomocným elektrickým topným tělesem.

33


8.12 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, akumulátorem, elektrokotlem a zásobníkem TV

Obr. 33 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, akumulátorem, elektrokotlem a zásobníkem TV

Systém s akumulátorem umožňuje akumulaci tepla ze zdroje na tuhá paliva nebo elektrokotle. Řídicí systém umožňuje distribuci tepla podle požadavku objektu. Je možno řídit elektrokotel tak, aby po dohoření kotle na tuhá paliva převzal výrobu tepla. V letním provozu doporučujeme řešit nabíjení zásobníku TV pomocným elektrickým topným tělesem.

34

Instalace

9.

Instalace

9.1 Obsah dodávky

Kotel na tuhá paliva nesmí být instalován v těchto prostorech: obytné prostory, schodiště únikové cesty (chodby) garáže, skladiště potravin, WC v prostorách s nebezpečím požáru nebo výbuchu Kotel na tuhá paliva musí být umístěn v dostatečné vzdálenosti od hořlavých součástí / stavebních konstrukcí a vestavěného nábytku tak, aby při jmenovitém výkonu kotle nepřesáhla teplota těchto povrchů 85 °C. Jinak je nutno dodržet minimální vzdálenost 40 cm. Pokud je kotel postaven na hořlavou (dřevěnou) podlahu, je nutno použít nehořlavou podložku, která přesahuje obrys kotle po stranách min. 10 cm a v přední (obslužné) části o min. 30 cm. Umístění kotle KP Pyro F Kotel umístěte při dodržení uvedené vzdálenosti od stěn na nehořlavou plochu. Nehořlavá plocha pro umístění nebo základna musí být vodorovná, kotel případně podložte klíny z nehořlavého materiálu. Základová deska musí být větší než půdorysná plocha kotle, na přední straně nejméně o 300 mm a na ostatních stranách o cca 100 mm.

Obr. 34 Základní příslušenství v dodávce kotle Základní dodávka kotle KP Pyro F obsahuje tyto díly: Kotel Technickou dokumentaci (1) Čisticí škrabku 1 ks (2) Pohrabáč 1 ks (3) Lopatka na popel 1 ks (4) Plnicí/vypouštěcí ventil 1 ks (5) Spalinový ventilátor 1 ks (6) Ochranný plech ventilátoru 1 ks (7) Řídicí jednotku CFS 210, 1 ks

9.2 Požadavky na umístění kotle Při instalaci a topného systému je třeba dodržovat tyto předpisy: stavební předpisy a normy pro instalaci zařízení ustanovení místních stavebních předpisů o zajištění přívodu spalovacího vzduchu a vedení odtahu spalin

Obr. 35 Umístění kotle

předpisy a normy upravující bezpečnostně technické vybavení topného systému Místnost instalace musí splňovat následující podmínky: místo instalace musí být vhodné pro bezpečný provoz místnost instalace musí být chráněná před mrazem kotel se smí instalovat a provozovat pouze v místnostech s nepřetržitým účinným větráním musí být zajištěn dostatečný přívod čerstvého vzduchu plocha pro instalaci musí mít dostatečnou nosnost, musí být rovná a vodorovná kotel se smí instalovat pouze na nehořlavý podklad

9.3 Přívod spalovacího vzduchu Místo instalace musí splňovat podmínky pro přívod spalovacího vzduchu stanovené příslušnými vnitrostátními, regionálními nebo místními předpisy pro kotelny a musí být v souladu s příslušnými požadavky norem. Pro Českou republiku je nutno dodržet ČSN 73 4201:2010. Kotel na tuhá paliva (spotřebič typu B) se smí instalovat: do místnosti, která je alespoň nepřímo větratelná s minimálním objemem 4 m 3 na 1 kW příkonu kotle v prostoru instalace nesmí být vytvářen podtlak vlivem větracích zařízení (ventilátor, digestoř) pro bezpečný a spolehlivý provoz je třeba zajistit přívod vzduchu pro spalování podle výkonu kotle a použitého paliva propojení větracími otvory s venkovním prostorem o průřezu nejméně 100 cm 2 na 1 kW příkonu zdroje 35

Instalace

propojení přívodu spalovacího vzduchu mezi místnosti instalace kotle a prostorem propojeným s venkovním prostorem musí být otvorem s minimálním průřezem 150 cm 2 9.4 Komín a spalinová cesta Komín s dobrým tahem je jedním ze základních předpokladů správné funkce kotle. Zásadně ovlivňuje výkon a hospodárnost kotle a celého topného systému.

Tlakové poměry při napojení jednoho kotle na komín Regulátor tahu komína Regulátor tahu dokáže automaticky regulovat (snižovat) tah komína. Může být instalován do komínového tělesa nebo do kouřovodu. Pro zajištění potřebných podmínek pro činnost kotle (teplota spalin, sazení) regulátor by měl být montován před vstupem spalin do komína.

Kotel smí být připojen pouze na komín s dostatečným tahem. Při výpočtu je třeba brát v úvahu velikost hmotnostního toku spalin při celkovém jmenovitém tepelném výkonu. Účinná výška komína se počítá od zaústění spalin do komína. Potřebný tah komína je nutno dodržet s tolerancí ±3 Pa. Tah komína je možno snížit na požadovanou hodnotu pomocí regulátoru tahu komína. Komín musí splňovat následující podmínky: komín a připojení odtahu spalin musí splňovat platné předpisy (ČSN 73 4201:2010) komín musí být odolný vůči vlhkosti připojení odtahu spalin musí být vybaveno kontrolním a čisticím otvorem

Obr. 37 Rozměry pro instalaci do komína

kouřovod by měl být co nejkratší a od kotle ke komínu směřovat s náklonem vzhůru s úhlem 10 – 40°, s vyloučením 90° kolen kouřovod delší než 2 m vyžaduje dodatečné upevnění všechny součásti potrubí odtahu spalin musejí být vyrobeny z nehořlavých materiálů Protože komín je jednou z nejdůležitějších částí topného systému s kotlem na dřevo, doporučujeme nechat provést potřebný výpočet autorizovaným projektantem.

Obr. 38 Rozměry pro instalaci do kouřovodu 7

Tepelný regulátor výkonu

8

Tepelné zdroje musí být vybaveny regulátorem výkonu (teploty). Regulátor ovlivňuje přívod vzduchu do kotle (primární, sekundární) a udržuje nastavenou teplotu topné vody (max. 90 °C). Nastavení regulátoru je popsáno v instalačním manuálu kotle. Termostatický pojistný ventil a bezpečnostní tepelný výměník

1 2 9 3 4

5

6

Obr. 36 Potřebný tah komína (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 36

Přetlak Atmosférický tlak Podtlak Pro přívod vzduchu Pro kotel Pro připojení kouřovodu Tlakový rozdíl > 0 Podtlak ve svislé části odvodu spalin Požadovaný podtlak ve svislé části komína

Zdroje tepla na tuhá paliva musí být vybaveny tepelným bezpečnostním výměníkem, který slouží k odvedení přebytečného tepla ze zdroje. Do tohoto výměníku se přivádí přes termostatický pojistný ventil studená voda. Tento ventil působí jako pojistný termostat, jeho čidlo je umístěno v kotli, kde snímá teplotu kotlové vody. Při překročení maximální povolené teploty (95 °C) se ventil otevře a pustí studenou vodu do bezpečnostního tepelného výměníku. Takto se kotlová voda ochladí, bez nebezpečí přehřátí kotle. Pojistný termostatický ventil je umístěn na vstupu výměníku, ohřátá voda z výměníku se odvádí do odpadu. Doporučujeme vést odpadní vodu přes trychtýř, aby bylo možno kontrolovat případnou netěsnost pojistného ventilu.

Komponenty vybavení topného systému

10. Komponenty vybavení topného systému 10.1 Tlaková expanzní nádoba Použití tlakových expanzních nádob v topných systémech má mnoho výhod, z nichž hlavní je zabránění přístupu vzduchu do otopného systému. U některých systémů s tlakovou expanzní nádobou docházelo k vyšším nárůstům tlaku vlivem nesprávně provedeného výpočtu. Po dlouhodobých zkouškách kotlových těles je navržen způsob výpočtu velikosti tlakové expanzní nádoby s ohledem na maximální tlakový rozdíl, který nemůže při dynamickém namáhání poškodit kotlové těleso. Tento tlakový rozdíl se pro ocelové kotle stanovil na 0,50 bar. Při montáži tlakových expanzních nádob k ocelovým kotlům do 50 kW musí být respektovány níže uvedené zásady: Přívodní potrubí k tlakové expanzní nádobě musí být co nejkratší, bez uzavírek a s možností dilatace. Expanzní nádoba musí být umístěna tak, aby nemohlo dojít k ohřátí nádoby sálavým teplem. Každá otopná soustava musí být opatřena nejméně jedním spolehlivým pojistným ventilem, umístěným na výstupním potrubí na kotli, a manometrem. Umístění, montáž a světlost pojistných ventilů musí odpovídat ČSN 06 0830 Při montáži pojistného ventilu je zapotřebí překontrolovat správnost jeho seřízení maximálním provozním přetlakem, při kterém se musí pojistný ventil otevřít. V případě vyššího otevíracího tlaku pojistného ventilu je nutno provést nové seřízení (výměnu) Montáž a seřízení pojistného ventilu, montáž s přezkoušením a úpravou tlaku plynu v tlakové expanzní nádobě smí provádět jen firma k tomu oprávněná. Před napuštěním systému vodou je zapotřebí ověřit tlak plynu v tlakové expanzní nádobě, je-li vyšší než hydrostatická výška v systému Zdroj tepla musí být vybaven zabezpečovacím zařízením podle ČSN 06 0830. Nejvyšší pracovní teplota je omezena na 95 °C. Tlaková expanzní nádoba a její přívodní potrubí musí být chráněny proti zamrznutí vody. Přetlak plynu v expanzní nádobě lze upravit odpuštěním na hodnotu hydraulického tlaku soustavy za studena. Odpuštění se provádí přes ventilek na tlakové nádobě. Vnější kontrola tlakové expanzní nádoby a kontrola plnicího tlaku musí být provedena nejméně 1x za rok. Při správně zvolené tlakové expanzní nádobě nesmí dojít k většímu skutečnému tlakovému rozdílu než 0,6 bar při teplotách vody v systému od 10 do 90 °C. Tento tlakový rozdíl lze vyzkoušet při topné zkoušce, kdy se voda v systému zahřívá ze studeného stavu. Pokud dojde k většímu tlakovému rozdílu než 0,6 bar, jde nesprávnou volbu tlakové expanzní nádoby a vzniká nebezpečí poškození kotlového tělesa.

Výpočet objemu tlakové expanzní nádoby: O = 1,3 x V x (P1+B)/B B P1 V 1,3 G Δv

tlakový rozdíl, stanoven pro ocelové kotle na hodnotu 0,50 bar hydrostatický tlak v absolutní hodnotě (bar) zvětšený objem vody v celém systému ... V = G x Δv koeficient bezpečnosti hmotnost vody v otopném systému zvětšení měrného objemu vody při určitém teplotním rozdílu (dm 3 /kg)

Δt

°C

60

80

90

Δv

dm3/kg

0,0224

0,0355

0,0431

Tab. 8 Zvětšení měrného objemu vody při uvedených teplotách Skutečný tlakový rozdíl může být vyšší než vypočtený maximálně o 0,1 bar v případě mezních výpočtových hodnot a v důsledku zvýšení tlaku plynu v tlakové expanzní nádobě tlakem vody. Příklad: Hodnota v příkladu

Jednotka

Hmotnost vody v otopné soustavě

G

180

kg

Hydrostatická výška vody v systému

h

9,5

m

Absolutní hodnota hydrostatického tlaku

P1

1,95

bar

Rozdíl teplot v systému

Δt

80

°C

Objemová změna pro Δt 80 °C

v

0,0355

dm 3 /kg

2,50

bar

0,5

bar

G x Δv = 180 x 0,0355 = 6,39

dm 3

O = 1,3 x 6,39 x (1,95 + 0,5)/0,5 = 40,7

dm 3

50

dm 3

Otevírací přetlak pojistného ventilu Tlakový rozdíl Zvětšení objemu vody v celém systému

B V

Minimální potřebný objem expanzní nádoby Dle vypočteného objemu tlakové expanzní nádoby stanovíme skutečný objem podle nejblíže vyráběné velikosti expanzní nádoby Tab. 9

O

Příklad výpočtu objemu tlakové expanzní nádoby

Upozornění: Pokud má tlaková expanzní nádoba prodloužit životnost kotle, musí se odstranit nízkoteplotní koroze spalinových cest udržením teploty v kotli nad rosným bodem asi 65 °C, např. pomocí směšovacího zařízení. Pokud není zabráněno nízkoteplotní korozi, pak kotel zkoroduje ze strany spalin a tlaková expanzní nádoba ve většině případů zkrátí životnost kotle působením tlaku a dynamickým namáháním stěn kotle.

37


10.2 Otevřená expanzní nádoba Otevřené expanzní nádoby se v současnosti téměř neprojektují. Příčinou je možnost jejího zamrznutí v tepelně - izolačně nechráněném půdním prostoru, otevřená hladina vody, která umožňuje odpar otopné vody a tudíž nutnost jejího doplňování v průběhu otopného období stejně jako sycení otopné vody kyslíkem. Nárůst podílu kyslíku ve vzduchu, který je v otopné vodě, je dán dvakrát větším součinitelem rozpustnosti tohoto plynu ve vodě oproti součiniteli rozpustnosti dusíku. Při reakci kyslíku s kovovými materiály otopné soustavy pak vznikají korozní produkty ohrožující další prvky otopné soustavy či působící provozní potíže. Výpočet objemu otevřené expanzní nádoby: O = 1,6 x G x Δv G Δv

hmotnost vody v otopném systému zvětšení měrného objemu vody při teplotním rozdílu Δt (dm 3 /kg)

Zařízení pro zvýšení teploty vratné vody Při provozu systému může delší dobu do kotle proudit chladná voda. To platí pro systémy s velkým obsahem vody (> 15 l/kW). Takovéto ochlazování kotle v prostoru spalinových cest vede k větší tvorbě dehtu a horším provozním parametrům. Ochlazením spalin pod jejich rosný bod tyto kondenzují a kondenzát způsobuje korozi těchto ploch. Pro zabránění tohoto problému je nutno instalovat ke kotli zařízení pro zvýšení teploty vratné vody. Jako nejvhodnější je systémová skupina pro rychlou montáž Oventrop Regumat RTA (až do cca. 30 kW). Další možností je použití trojcestného nebo čtyřcestného směšovacího ventilu v zapojení podle systémových schémat.

Obr. 40 Zapojení termostatického směšovače

Typ směšovače

kVS

Zeta

DN25

6,5

21

DN40

9,5

52

Typ směšovače

L [mm]

H [mm]

H1 [mm]

SW [mm]

DN25

90

91

50

46

DN40

115

106

64

66

Tab. 10 Termostatický směšovací ventil (např. ESBE VTC300)

Tlaková ztráta trojcestného ventilu může být vypočtena podle vzorce:

Trojcestný směšovací ventil

V2 Δpactual = –––––– (kvs)2

má dva vstupy a jeden výstup. Médium je směšované podle polohy disku ventilu. S rostoucí teplotou na senzoru se přímý průchod (A) otevírá a boční průchod (B) se uzavírá. Rozsah regulace je 50 ° C až 80 ° C, podle citlivosti termočlenu.

Δp V

Obr. 39 Termostatický směšovač

38

tlaková ztráta průtok ventilem


10.3 Systémová skupina Oventrop Regumat RTA

Oventrop Regumat RTA

Jednotka

Hodnota

světlost

mm

DN25

max. tlak

bar

10

max. teplota kVS otevírací teplota otevírací tlak ventilu

°C

120

m 3 /hod

3,9

°C

65

mbar

20

Tab. 11 Směšovací skupina Oventrop Regumat RTA

Obr. 42 Tlaková ztráta systémové skupiny Ovenrtop Regumat RTA Δp V

tlaková ztráta průtok skupinou

Obr. 41 Systémová skupina Oventrop Regumat RTA RH RK VH VK

vratná voda ze systému vratná voda do kotle topná voda do systému topná voda z kotle

39


10.4 Termostaticky směšovač TV Ochrana proti opaření Pokud je maximální teplota v zásobníku nastavena nad 60 °C, je nutné přijmout vhodné opatření pro ochranu uživatelů před opařením. Možné volby jsou: instalace jednoho termostatického směšovacího ventilu na výstup zásobníku TV, nebo omezení teploty TV na všech odběrných místech, např. s termostatickou směšovací baterií, pákovou vodovodní baterií, která umožňuje omezit maximální teplotu odběru vody (v obytných budovách jsou považovány za vhodné maximální teploty teplé vody 45 °C až 60 °C) Nastavení výstupní teploty TV je možné v rozsahu 35 až 60 °C. Směšovací jednotka TV s cirkulačním čerpadlem Termostatická směšovací jednotka s cirkulačním čerpadlem je vhodná pro použití ve vícegeneračních domech se zásobníkem o teplotě do 90 °C. Je navržena tak, aby se zabránilo opaření, především v solárních systémech. Směšovací jednotka TV se skládá z termostatického směšovacího ventilu s možností nastavení teploty teplé vody v rozsahu 35 až 60 °C, cirkulačního čerpadla, teploměru vstupní vody (zásobníku) a TV. Dále obsahuje zpětné klapky a uzavírací kulové ventily, pro snadnou montáž a údržbu.

Obr. 44 Zbytkový výtlak cirkulačního čerpadla H V a b c

Zbytkový výtlak Průtok Stupeň 3 Stupeň 2 Stupeň 1

Jednotka

Hodnota

Max. pracovní přetlak

bar

10

Max. teplota vody

°C

10

°C

35 – 65

Rozsah nastavení teploty TV kVS otevírací tlak ventilu

3

m /hod

1,6

mbar

20

Tab. 12 Specifikace směšovací jednotky TV

Jednotka

Hodnota

Napájení

V

230

Spotřeba stupně 1

W

27

Spotřeba stupně 2

W

39

Spotřeba stupně 3

W

56

Tab. 13 Specifikace cirkulačního čerpadla Obr. 43 Rozměry směšovací jednotky TV

40


Funkce směšovací jednotky ve spojení s cirkulačním okruhem TV Směšovací jednotka mísí horkou vodu ze zásobníku TV s odpovídajícím množstvím studené vody, na jejím výstupu je potom teplá voda požadované teploty. Pro správnou funkci cirkulačního okruhu je nutno použít by-pass vedení mezi vstupem studené vody a vstupem cirkulačního okruhu do zásobníku TV. Pokud není odebírána teplá voda, ale teplota vody v zásobníku je vyšší, než nastavená na směšovači TV, cirkulační čerpadlo směřuje část vody z cirkulace přes by-pass do vstupní studené vody do studeného vstupu trojcestného ventilu. Horká voda ze zásobníku je smíchána s chladnou vodou z cirkulace TV. Pro zabránění samotížné cirkulace by měla být směšovací jednotka instalována pod výstupem potrubí TV ze zásobníku. Jestliže to není možné, je nutné provést tepelně izolovanou smyčku nebo zpětnou klapku přímo na výstup TV ze zásobníku (AW). Toto řešení zamezí tepelným ztrátám v cirkulačním okruhu TV. Zpětné klapky zabrání nesprávné cirkulaci TV, zbytečnému promíchávání a ochlazování obsahu zásobníku TV. Ztráty cirkulací jsou zahrnuty do pohotovostních ztrát. Použití cirkulačního okruhu je proto vhodné při více odběrných místech. Nesprávný návrh cirkulačního obvodu i čerpadla může významně snížit zisk z akumulované solární energie. Je-li cirkulace TV součástí topného systému, je doporučeno, aby obsah vody v cirkulačním potrubí protekl třikrát ha hodinu. Zároveň nesmí teplota TV poklesnout více než o 5° K. Pro zajištění teplotního vrstvení v zásobníku, musí průtok i případné cyklování cirkulačního čerpadla odpovídat tomuto požadavku.

Obr. 45 Příklad zapojení směšovací jednotky TV a cirkulačního okruhu TV (1) (2) (3) AW EK EZ PZ R V

Směšovací jednotka TV s cirkulačním čerpadlem By-pass vedení TV Zpětná klapka Výstup TV Vstup studené vody Vstup cirkulačního okruhu Cirkulační čerpadlo Vratná voda ze solárního systému Topná voda ze solárního systému 41

Poznámky

42

Poznámky

43

Bosch Termotechnika s. r. o. Obchodní divize Dakon Průmyslová 372/1 108 00 Praha 10 – Štěrboholy Tel.: 840 111 170 e-mail: [email protected] www.dakon.cz

Projekční podklady. Dakon KP Pyro F KOTEL NA TUHÁ PALIVA. Výkonová řada: 21 až 38 kw Palivo: Kusové dřevo (vlhkost do 20 %)

Recommend Documents