Plynová zařízení v budovách
Při instalaci plynových zařízení v budovách je největším problémem bezpečnost jejich provozu. Je důležité si uvědomit, že se nejedná pouze o nebezpečí úniku plynu do vnitřních prostor domu a s tím spojené otázky například těsnosti napojení spotřebiče na plynovod, měření spotřeby plynu, bezpečnostní armatury plynovodu a požární bezpečnosti (předepsaných odstupných vzdáleností od jednotlivých spotřebičů atd.). Neméně důležitým předpokladem pro správný a hlavně bezpečný provoz plynového spotřebiče je také zajištění dostatečného přívodu spalovacího vzduchu spolu se správným návrhem odtahu spalin.
Plynový spotřebič je zařízení spalující plynné palivo za účelem přeměny chemické energie v energii tepelnou. Technické pravidlo, které upravuje možnosti umisťování a provozování plynových spotřebičů v budovách, je TPG 704 01 – Odběrná plynová zařízení a spotřebiče na plynná paliva v budovách. V současné době vstoupí v platnost revize tohoto pravidla, a sice k 1. 6. 2009. Technické pravidlo TPG 704 01 vychází z ČSN EN 1775, stanovuje podrobnější požadavky pro navrhování, stavbu, zkoušení, uvádění do provozu, provoz, opravy a údržbu odběrných plynových zařízení o provozním tlaku do 0,5 MPa včetně.
Také jsou v něm definována pravidla pro umísťování a připojování plynových spotřebičů s jednotlivými tepelnými výkony nižšími než 50 kW. U vyšších výkonů je možné postupovat analogicky při dodržení příslušných předpisů, například vyhlášky č. 91/1993 Sb. a ČSN 07 0703. Ve svém příspěvku bych se rád věnoval kapitolám, které popisují umisťování plynových spotřebičů v obytných a nebytových prostorech, a to zejména s ohledem na potřebu spalovacího vzduchu.
Plynové spotřebiče rozdělujeme do tří základních kategorií: typ A, B a C. Spotřebič v provedení A je otevřený spotřebič, který odebírá spalovací vzduch z prostoru, v němž je umístěn, a spaliny odcházejí do téhož prostoru (např. plynový sporák, světlý plynový zářič apod.). Spotřebič v provedení B je otevřený spotřebič, který odebírá spalovací vzduch z prostoru, v němž je umístěn, ale spaliny jsou odváděny do venkovního prostoru spalinovou cestou (např. kotle atd.). Spotřebič v provedení C je uzavřený spotřebič, který odebírá spalovací vzduch z venkovního prostoru nebo společného komínu a od kterého jsou spaliny odváděny do venkovního prostoru. Nicméně toto rozdělení je základní a další rozřazení plynových spotřebičů v jednotlivých kategoriích je pak závislé na tom, zda jde o spotřebič s přirozeným tahem (tj. odvodem spalin) nebo nuceným, zda je spalinový nebo vzduchový ventilátor umístěn před spalinovým výměníkem nebo za ním, zda je spotřebič opatřen přerušovačem tahu či nikoli, nebo zda je určen pro připojení na společný komín nebo samostatný kouřovod apod. Podrobné rozdělení plynových spotřebičů lze nalézt v TPG 800 00 – Systém rozdělení spotřebičů na plynná paliva.
Spotřebiče v provedení
A – bytové prostory
Spotřebiče v provedení A se umisťují přednostně do větratelných místností. Nesmějí se umisťovat v koupelnách a sprchových koutech, ve skladištích potravin, WC a v místnostech určených ke spaní (pokud není splněn požadavek na nejmenší požadovaný objem místnosti – tab. 1, sloupec II). V tabulce jsou uvedeny požadavky na nejmenší požadovaný objem místnosti. Pokud je u spotřebiče instalováno odvětrávací zařízení, které odsává spaliny a zplodiny do venkovního prostoru (např. u sporáku digestoř pro odvod par), je možné požadavek podle tab. 1 snížit o 25 %. Při vzájemné kombinaci spotřebičů v provedení A se nejmenší přípustné objemy místnosti sčítají.
Pro umístění spotřebičů v provedení A v místnostech s menším požadovaným objemem než podle tab. 1 je nutno splnit následující podmínky. Místnost se propojí se sousední místností odstraněním dveří. Objem takové místnosti, kde je spotřebič instalován, je nejméně 10 m3. Celkový objem obou propojených místností se pak musí rovnat alespoň 1,3násobku nejmenšího požadovanému objemu (tab. 1). Dále však alespoň jedna z takto propojených místnostní musí být trvale větratelná.
Tab. 1: Nejmenší požadovaný objem místnosti Vmin pro spotřebiče v provedení A
Pro plynové průtokové spotřebiče (tj. ohřívače TV) v provedení A platí další omezení. Nejvyšší instalovaný příkonu ohřívače je 10 kW. Musí mít pouze jeden vývod teplé vody, a to v téže místnosti, kde je instalován. Smí se použít pouze u umyvadel či dřezů, a to vždy jeden ohřívač pro jeden zařizovací předmět, a nesmí být používán pro dlouhodobější trvalý odběr TV. Povinnou výbavu musí tvořit hlídač okolního prostředí, například oxystop, který při překročení kritické hladiny CO2 vypne ohřívač a jeho opětovné spuštění je možné až po vyvětrání místnosti. Dále musí být vybaven pojistkou plamene, která není ovlivňována sálavým účinkem plamene. Pokud dojde třeba k zanesení výměníku, a tím ucpání spalinových cest, může dojít v důsledku zhoršeného spalování hlavního hořáku k úniku spalin přímo do prostoru, kde je spotřebič umístěn, a to kolem spodní části výměníku, což je možné indikovat právě pojistkou plamene.
Pro spotřebiče v provedení A je požadována nejmenší hodnota výměny vzduchu n = 1/h zajištěná infiltrací okny, dveřmi nebo nuceným systémem větrání. Výměna vzduchu se vypočítá z nejmenšího požadovaného objemu místnosti pro daný spotřebič nebo jeho kombinaci. Při výpočtu je nutno nejprve zjistit, zda objem místnosti vyhovuje tab. 1, a poté stanovit objemový průtok vzduchu potřebného pro spalování (1) a následně zjistit výměnu vzduchu v místnosti. Vypočtená hodnota se poté porovná s požadovanou hodnotou, tj. n = 1/h.
Vs = 1,1 . λ . B . Hu (1)
kde Vs je potřebný vzduch pro spalování (m3/h),
λ – potřebný přebytek vzduchu pro spalování (–),
(pokud není hodnota λ daného spotřebiče známa, volí se λ = 1,8),
B – příkon plynu ke spotřebiči (m3/h),
Hu – výhřevnost plynu (kWh/m3).
Spotřebiče v provedení
B – bytové prostory
Spotřebiče v provedení B mají odlišné podmínky instalace. Nejprve je nutné si uvědomit, že tyto spotřebiče s atmosférickými hořáky nesmějí být instalovány tam, kde by v důsledku vytváření podtlaku v místnosti (např. vlivem ventilátoru apod.) docházelo k narušení funkce odvodu spalin. Základní podmínkou z hlediska instalace je rozdělení požadavku objemu místnosti a tepelného příkonu spotřebiče takto:
- 1 m3 = 1 kW – pro spotřebič, který je vybaven pojistkou proti zpětnému chodu spalin,
- 2 m3 = 1 kW – pro spotřebič, který nemá pojistku proti zpětnému chodu spalin.
Nicméně nejmenší požadovaný objem místnosti je stanoven na 8 m3, ale pouze za předpokladu zajištění potřebného množství spalovacího vzduchu. Tento požadavek se nevztahuje na umístění spotřebiče B do samostatného odděleného prostoru nebo do místnosti se zajištěnou trvalou výměnou vzduchu.
Množství vzduchu potřebného pro spalování lze vypočítat ze vzorce:
Vs = 1,1. λ . Qn / η (2)
kde Vs je množství spalovacího vzduchu (m3/h),
λ – potřebný přebytek vzduchu pro spalování (–),
Qn – jmenovitý tepelný výkon spotřebiče (kW),
η – účinnost spotřebiče (–).
Pro výpočet potřebného přebytku vzduchu pro spalování lze použít vztah vycházející z poměru maximálního a skutečného obsahu CO2 ve spalinách ve tvaru:
λ = CO2max / CO2sku (3)
kde
CO2max je maximální obsah CO2 ve spalinách (pro zemní plyn 11,7 %) (%),
CO2skut – skutečný obsah CO2 ve spalinách (%).
Hodnoty skutečného obsahu CO2 ve spalinách jsou závislé zejména na aktuálním tepelném výkonu daného spotřebiče. Pro výpočet se uvažuje s hodnotou stanovenou pro jmenovitý tepelný výkon podle dokumentace výrobce nebo hodnotou stanovenou na zkušebně. Pro plynové kotle se hodnoty CO2skut mohou pohybovat v rozsahu od 4,5 % do 11 %. Pokud není hodnota λ daného spotřebiče známa, volí se λ = 2,5.
Pro správný návrh plynového spotřebiče v provedení B je nutné splnit obě podmínky, tj. jak podmínku minimálního objemu místnosti, tak i zároveň podmínku pro zajištění množství spalovacího vzduchu. Pokud je spotřebič v provedení B umístěn v místnosti větrané nepřímo, její objem se do výpočtu nezahrnuje.
Nejčastějším problémem je umístění spotřebiče v provedení B do místnosti nesplňující podmínku 1 m3 = 1kW nebo v důsledku instalace nových oken neschopnost zajistit infiltrací okenními spárami dostatečný přívod spalovacího vzduchu (2). Tato představa instalace odpovídá běžné instalaci plynového kotle v chodbách nebo předsíních, kdy kotel zajišťuje jak vytápění, tak i přípravu teplé vody pro samostatnou bytovou jednotku nebo pro rodinný dům. Řešení podle TPG 704 01 je hned několik.
1. S ohledem jak na minimální objem místnosti, tak i dostatečný přívod vzduchu propojit místnost, kde je kotel umístěn, se sousední místností téhož uživatele. Zde je nutné připomenout, že tímto propojením se myslí buď úplné odstranění propojovacích dveří, nebo vytvoření větracích otvorů u podlahy a ve výšce nejméně 1,8 m nad podlahou (obr. 1). Tyto větrací otvory musejí splňovat podmínku, že na 1 kW příkonu spotřebiče připadá minimálně 10 cm2 volného průřezu otvoru, nejméně však 200 cm2. Díky tomuto opatření je splněna podmínka minimálního objemu místnosti a může být také splněna podmínka zajištění přívodu spalovacího vzduchu (je-li k dispozici pro přívod větší počet oken, resp. více okenní spár). V případě, že podmínka zajištění spalovacího vzduchu není zajištěna ani tímto opatřením, je možné v rámech oken snížit těsnění nebo provést instalaci větracích štěrbin přímo v okenním rámu, a tím splnit podmínku přívodu spalovacího vzduchu.
Obr. 1: Příklad umístění plynového spotřebiče v provedení B v přímo větratelné místnosti, která nevyhovuje požadavku na minimální objem místnosti 8 m3 a není splněn požadavek na zajištění dostatečného množství spalovacího vzduchu.
2. Pokud je kotel umístěn na vnitřní straně obvodové zdi, je možné umístit kotel do samostatné skříně s přívodem vzduchu z venkovního prostoru (obr. 2). V takovém případě nemusí být splněna podmínka minimálního objemu místnosti 8 m3. Pro zajištění dostatečného přívodu spalovacího vzduchu musí být ve zdi vytvořen otvor o volném průřezu nejméně 10 cm2 na 1 kW příkonu kotle, nejméně však 200 cm2.
Zde bych však upozornil na případné problémy v zimním provozu spotřebiče, kdy může docházet ke vzniku námrazy. Podobným řešením je také umístění spotřebiče do místnosti se samostatným trvalým přívodem vzduchu (např. využití přívodu venkovního vzduchu starším vzduchotechnickým potrubím, komínovou šachtou apod.), v takovém případě neplatí podmínka minimálního objemu místnosti, ale podmínka minimálního požadavku na velikost volného průřezu otvoru (nejméně 10 cm2 na 1 kW příkonu kotle, nejméně však 200 cm2). Dostatečný přívod spalovacího vzduchu je také vhodné doložit vzduchotechnickým výpočtem (tj. zejména s ohledem na tlakové ztráty v potrubí).
3. Navrhnout systém nucené výměny vzduchu řešené místnosti. V takovém případě je ovšem nutné zajistit u spotřebičů s atmosférickými hořáky správnou funkci hořáku, popřípadě funkci přerušovače tahu s ohledem na výsledný obraz proudění vzduchu (resp. tlakové poměry místnosti). Dále musí být zajištěno, aby plynový spotřebič nebyl provozován, pokud není systém nuceného přívodu vzduchu v provozu.
Při vzájemné kombinaci spotřebičů v provedení A a B se jako rozhodující požadavek na objem místnosti bere vyšší hodnota z hodnot požadovaného objemu pro spotřebič daného provedení. A zároveň pak musejí být splněny požadavky na výměnu vzduchu pro spotřebič v provedení A a přívod vzduchu pro spotřebič v provedení B.
Spotřebiče v provedení
C – bytové prostory
U spotřebičů v provedení C nejsou předepsány žádné zvláštní požadavky na objem prostoru, větrání či přívod vzduchu. V kombinaci se spotřebiči v provedení A nebo B nemají žádný vliv na požadované parametry. Při těchto instalacích je nutné se s ohledem na odvod spalin řídit ČSN 73 4201 a ČSN EN 13384-1.
Spotřebiče v provedení
A – nebytové prostory
Zde se nejčastěji jedná o instalaci světlých plynových zářičů. Podmínkou je instalace do přímo větratelných prostor a splnění požadavku 1 m3 objemu prostoru na každých 200 W příkonu spotřebiče. Tento požadavek je možné zmenšit až na 50 % za předpokladu zajištění nuceného větrání o výkonu minimálně 1,5 m3/h na 1 kW příkonu spotřebiče. Pokud je celkový instalovaný příkon spotřebiče větší než 100 kW, je nutné na přívodu plynu zřídit uzávěr, který automaticky uzavře přívod plynu v případě, že tento systém nuceného větrání není v provozu.
Spotřebiče v provedení
B – nebytové prostory
Toto se týká umístění například plynového průtokového ohřívače vody v umývárnách, sprchových šatnách apod. Za předpokladu splnění podmínek instalace s ohledem na elektrotechnické předpisy (např. ČSN 33 2000-7-701) je nutné zajistit dále ochranu spotřebiče před postříkáním vodou a dodržení podmínky, kdy na 1 kW připadá nejméně 1 m3 objemu prostoru, nejméně však 20 m3.
Při vzájemné kombinaci spotřebičů v provedení A a B je nutné splnit jak požadavky na množství spalovacího vzduchu, tak také další předpisy (např. zajištění minimálního hygienického požadavku na přívod čerstvého vzduchu 50 m3/(h . os.). Z hlediska přiváděného vzduchu je rozhodující vyšší hodnota.
Závěr
Článek si kladl za cíl seznámit s problematikou instalace plynových spotřebičů v budovách. Je důležité uvědomit si návaznosti na požadavky větrání či přívod spalovacího vzduchu pro jednotlivé spotřebiče a dbát zejména na bezpečnostní hlediska. V případě nedodržení těchto požadavků může dojít až k ohrožení lidských životů, jak dokládá několik tragédií z posledních let.
Ing. Roman Vavřička, Ph.D.
Autor působí v Ústavu techniky prostředí Fakulty strojní ČVUT v Praze.
Tento příspěvek je součástí výzkumného záměru MŠMT č. 6840770011.
Obrázky: archiv autora
Literatura
1. Nestle, H.: Příručka zdravotně technických instalací,
4. vydání. Europa – Sobotáles. Praha: 2003. 480 s.
2. Vavřička, R.: Instalace plynových zdrojů tepla v budovách s ohledem na nově připravované technické pravidlo TPG 704 01. In: 20. konference vytápění Třeboň 2009, s. 237–240. Třeboň: 2009.
3. Buchta, J., Burišin, M.: Plynová zařízení v budovách – VII, Požadavky na umisťování spotřebičů. TZB-Info, 13. 10. 2008. Dostupné na: http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=5138.
4. Buchta, J.: Bezpečnostní aspekty při projektování, zřizování a provozu plynových zařízení. In: 20. konference vytápění Třeboň 2009, s. 258–264. Třeboň 2009.
5. Technické pravidlo – TPG 704 01 – Odběrná plynová zařízení a spotřebiče na plynná paliva v budovách (návrh konečného znění k 6. 5. 2009).
Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.
