Úspory při rekonstrukci kotelen

Článek popisuje modelové případy sloužící jako inspirace pro provozovatele kotelen s kotli instalovanými v 90. letech. Konkrétně s litinovými stacionárními článkovými kotli, které dodnes bezproblémově fungují. Co si tedy s uvedenými instalacemi počít? Jaké je ideální řešení?

Každý provozovatel otopného systému se zdrojem tepla na plyn si klade otázku, jakým vhodným způsobem snížit provozní náklady. Odborných článků na toto téma již bylo napsáno mnoho.

Všichni se shodneme, že při rekonstrukci kotelen je vhodným řešením použití moderních kondenzačních kotlů v kombinaci s adekvátní úpravou otopného systému. Ne pokaždé je ovšem ideální konstelace na výše uvedené řešení. Důvodem mohou být peníze, dispoziční možnosti či technické řešení.

Historie litinových kotlů

Nejdříve se vraťme v čase zpět. Historie kotlářských značek sahá až do roku 1731, kdy se začíná zpracovávat železná ruda pro výrobu litinových plátů na kamna. První pokusy o výrobu litinových kotlů přichází ze zámoří. V roce 1895 byl v Německu patentován princip litinového článkového kotle, čímž započala průmyslová výroba stacionárních litinových kotlů v Evropě.

Kolem roku 1950 se již zavádí sériové odlévání a tím se daří pokrývat potřeby trhu na moderní zdroj tepla větších výkonů. Pro oblast residenční výstavby se zavádí výroba litinový kotlů menších výkonů kolem roku 1985.

Za dob minulých se do Československa dostávaly litinové kotle ze zahraničí, ale poptávka bývala uspokojena i lokální výrobou. Po revoluci vtrhly na trh v plné síle zahraniční značky, které umožnily realizaci spousty kotelen, z nichž některé fungují dodnes.

Současnost litinových kotlů

Nástup kondenzační techniky a legislativa spojená s ekodesignem má značný negativní vliv na produkci klasických nízkoteplotních litinových kotlů. Nekondenzační kotle do 400 kW nelze podle této směrnice použít na vytápění a ohřev TV. Kotle s výkonem pod 400 kW lze použít pouze na vybrané technologie, ČOV apod.

Přesto si tyto kotle umí udržet svoje nezastupitelné místo v nabídce některých značek. Nekondenzační kotle se převážně používají v místech, kde je potřeba vysoké provozní teploty, technologického tepla, jako jsou různé výrobní závody, bioplynové stanice, plynové regulační stanice a další.

Hlavně v 90. letech vzniklo v ČR mnoho kotelen, které je nutné po dlouhých letech vyměnit. Ani ne z důvodu poruchy kotlového tělesa, ale spíše z důvodu nefunkčnosti regulací nebo dalších elektronických komponent u kotle či hořáku.

U některých značek, které již zanikly, je to také z důvodu nedostupnosti náhradních dílů či nemožnosti dohledat jakoukoli dokumentaci. Mnohdy kotelny vznikaly smontováním jednotlivých litinových článků v málo přístupných prostorách. Do těchto prostor většinou nelze bez stavebních úprav dopravit ocelové či nerezové kotle.

Moderní nástěnné či stacionární kondenzační kotle menších výkonů jsou pak u těchto instalací instalovány zpravidla v nesmyslném počtu. Pak opět nastupuje výhoda článkových kotlů, u nichž se jednotlivé články dopraví na místo původních kotlů a kotel se smontuje přímo na místě.

Modelové případy při rekonstrukci kotelen

Prvním modelovým příkladem pro rekonstrukci kotelny je administrativní budova v Praze. Budova postavená v roce 1963 s 10 000 m² kancelářské plochy a s aktuál­ním počtem cca 600 osob. V roce 1996 byla modernizována kotelna, byly osazeny litinové článkové kotle s celkovým výkonem 900 kW s analogovou základní regulací a byla vybudována nová otopná soustava.

Před 10 lety byly vyměněny plynové přetlakové hořáky za moderní modulační a byly osazeny moderní okenní a dveřní výplně. Budova jinak prakticky zůstala v původní podobě. Aktuální průměrná potřeba tepla pro vytápění a ohřev teplé vody se ustálila na hodnotě 930 MWh/rok.

Prakticky po 20 letech provozu, kdy byl prováděn pravidelný servis, došlo k úniku topné vody přes kotlové těleso. Při rozmontování kotle se zjistilo, že kotel je již neopravitelný. Navíc původní výrobce kotle již nemá náhradní díly a úplně zrušil výrobu nízkoteplotních litinových článkových kotlů.

Proč to vůbec zmiňovat? Na obr. 2 jsou vidět vstupní dveře do kotelny a je to jediný transportní otvor pro nový zdroj tepla. Investor měl představu zásadně nezasahovat do funkčního otopného systému, takže nepřicházelo k úvaze použít kondenzační kotle.

To i z důvodu, že otopný systém je provozován na vyšší teplotní spád a předělat systém na vhodnější pro kondenzační provoz není možné. Provozovatel oslovil prostřednictvím topenářské firmy renomovanou firmu dodávající stacionární kotle, která má i nadále v sortimentu článkové litinové kotle.

Dodávka kotle proběhla v rozmontovaném stavu po článcích a kotel byl po jednotlivých článcích sestaven přímo v kotelně zkušenou topenářskou firmou. Kotel byl osazen původním modulačním hořákem, ale nově digitální regulací a prvky pro zajištění provozních podmínek nízkoteplotního kotle.

Provozovatel již po prvním roce provozu vidí provozní úspory. Systém je provozován hlavně na nový kotel. Tato kombinace nového kotle, původního nadřazeného MaR s digitální regulací kotle zajistila úsporu cca 13 %.

Uspořené provozní náklady provozovatel investoval ke konci roku 2018 do modernizace oběhových čerpadel na sekundárním okruhu. Na rok 2019 je uvažováno s modernizací řídicího systému celé otopné soustavy včetně řízení kotlů.

Tímto krokem je možné ze zkušenosti dosáhnout dalších provozních úspor. Posledním krokem bude osazení druhého nového litinového kotle, nejen z důvodu dosažení dalších úspor, ale i ke sjednocení značky kotlů v kotelně. Druhý modelový příklad pro rekonstrukci kotelny a dosažení provozních úspor, je bytový dům v Praze.

Jedná se o klasický panelový dům z roku 1977, který má čtyři patra a na každém patře je pět bytů. Zdrojem tepla byla kaskáda plynových stacionárních litinových kotlů s atmosférickými hořáky o výkonu 2 x 130 kW a pro přípravu teplé vody byly použity dva zásobníky o objemu 300 litrů.

Již od roku 1977 byly použity plynové kotle a kotle na obr. 3 byly instalovány v roce 1999. V roce 2013 si členové bytového družstva odsouhlasili kompletní revitalizaci bytového domu. Jednalo se o zateplení, výměnu oken a rekonstrukci kotelny. To vše proběhlo z kraje roku 2014.

Po přepočítání tepelných ztrát a zjištění potřeby tepla, byla zvolena jako zdroj tepla kaskáda dvou nástěnných kondenzačních kotlů o výkonu 2 x 100 kW. Pro centrální přípravu teplé vody byl zvolen nepřímotopný zásobník o objemu 750 litrů. Původní potřeba tepla na vytápění a ohřev teplé vody oscilovala okolo hodnoty 1850 GJ/rok.

Po rekonstrukci se tato hodnota snížila na průměrných 1150 GJ/rok. Celkovou rekonstrukcí a výměnou zdroje tepla došlo ke snížení potřeby tepla o cca 42 %. Bez celkové revitalizace bytového domu a použití kondenzačních kotlů by uvedených úspor nebylo dosaženo.

Závěr

Litinové článkové stacionární kotle mají stále své místo na trhu a cílem tohoto článku bylo připomenout tuto skutečnost. U těchto kotlů se nemusíme bát nehospodárnosti či neplnění přísných emisních limitů vyhláškou č. 452/2017 Sb., pouze musíme zohlednit směrnici o ekodesignu pro kotle do 400 kW.

Jinak se ale jedná o léty prověřené a spolehlivé zdroje tepla. Jak již bylo uvedeno, jsou aplikace a situace, kdy nám prostě nezbývá, než uvedené kotle nasadit. Jsou to například nutnost vysoké provozní teploty u technologií či spalování speciálních plynů.

Dále nemožnost u rekonstrukcí či starých a památkově chráněných budov předělat topný systém na použití kondenzačních kotlů. Výhodou článkových kotlů je možnost smontování přímo v kotelně, kdy se jednotlivé články do kotelny nanosí i špatně přístupnými prostory.

Pokud je požadována kotelna větších výkonů, pak lze realizovat inteligentní a smysluplnou kaskádu kotlů a ne často viděné nesmyslné počty nástěnných či stacionárních kotlů. Aktuálně vyráběné litinové kotle dosahují provozní účinnosti okolo 93 %, což je velmi dobrá hodnota.

A pro provozovatele starších zdrojů tepla jsou tyto kotle schopny uspořit deset i více procent provozních nákladů z paliva při prosté výměně původních kotlů. To je dáno konstrukcí kotlů a použitím digitální regulace. Ukázkově je to vidět na prvním modelovém případu.

Druhý modelový případ popisuje situaci u objektů, kde lze provést revitalizaci objektu a otopné soustavy. I když nám ekodesign u těchto objektů předepisuje použití kondenzačních kotlů, tak právě revitalizací objektu a rekonstrukcí kotelny je možné maximálně využít kondenzace a dosáhnout tak vyšších úspor než 10 %.

U bytových domů lze zateplením a výměnou oken dosáhnout úspory až 30 % a výměnou starých kotlů za nové kondenzační lze dosáhnout další úspory až 20 %.

Literatura
[1] Firemní materiály značky Buderus. Dostupné z: www.buderus.cz
[2] Vyhláška č. 452/2017 Sb., vyhláška, kterou se mění vyhláška č. 415/2012 Sb., o přípustné úrovni znečišťování a jejím zjišťování a o provedení některých dalších ustanovení zákona o ochraně ovzduší, ve znění pozdějších předpisů. Sbírka zákonů, ročník 2017, část 161.

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB Haustechnik 1/2020.