Kotle a schémata zapojení ve starších kotelnách

kotle a kotelny

Autor ve svém příspěvku, který svým rozsahem nemohl a ani neměl za úkol plně pokrýt problematiku související s výměnou neekologických zdrojů tepla za zdroje ohleduplnější k životnímu prostředí, popsal rea­litu této výměny. Dobře myšlený a i finančně ze strany státu podporova­ný přechod na nové typy vytápění v praxi bohužel velmi často probíhal a probíhá podle scénáře popsaného následně.
At’ jsou pro nevhodná řešení důvodem úspora peněz, neznalost či ne­ochota řešit výměnu komplexně, nebude v důsledku případných chyb provoz nesprávně provedené instalace splňovat to, co od výměny zdroje tepla bylo očekáváno.

Recenzent: Zdeněk Číhal

Úvod

Od 1. 9. 2024 platí zákaz provozovat kotle na pevná paliva v objektech určených k bydlení (rodinné a bytové domy, stavby pro rodinnou rekreaci), které nesplňují minimálně emisní třídu 3 dle normy ČSN EN 303–5 [1]. Při nedodržení požadavků zákona o ochraně ovzduší č. 201/2012 Sb. [6] hrozí vlastníkům opakovaná pokuta až 50 tis. Kč. Zákaz provozu topidel nižších emisních tříd postihuje pouze kotle, netýká se kamen ani krbů s teplovodním výměníkem.

Podle prezidenta Asociace podniků topenářské techniky (APTT) Ing. Zdeňka Lyčky bylo k 1. 9. v Česku v provozu stále přes 150 000 kotlů, jejichž provoz měl do konce srpna skončit.
Starý kotel lze vyměnit za libovolný zdroj tepla, který splňuje alespoň emisní třídu 3. Občané, kteří do konce srpna využili možnost získat kotlíkovou dotaci, mají až dva roky na to, aby své kotle vyměnili za nové.

Změny od 1. září 2024

• Začal platit zákaz provozování kotlů na pevná fosilní paliva emisní třídy 1 a 2.
• Skončily kotlíkové dotace pro seniory a domácnosti s nižšími příjmy na krajích.
• Nově mohou nízkopříjmové domácnosti žádat v programu Nová zelená úsporám Light.
• I nadále pokračuje podpora výměny starých kotlů a dalších neekologických zdrojů vytápění v programu Nová zelená úsporám.

Jaké zdroje vytápění můžete s do­tací vyměnit?

Dotaci dostanete na výměnu neekologických typů vytápění, které slouží jako hlavní zdroj tepla:

• Všechny kotle na uhlí nebo koks.
• Kotle na biomasu (např. kusové dřevo) emisní třídy 1 a 2.
• Kotle na topné oleje.
• Kamna a jiná stará lokální topidla.
• Elektrické vytápění za tepelné čerpadlo (TČ).
• Plynové kotle v zateplených domech za TČ.

Podle informací MŽP se k 1. 9. 2024 podařilo v Česku vyměnit 194 000 neekologických kotlů, na které přispěly dotační programy ministerstva životního prostředí. Zájemcům o výměnu ministerstvo vyplatilo 21 miliard korun. [9]

Kotle emisní třídy 1 a 2 jejich majitelé v domě samozřejmě nedrží desetiletí jen jako hýčkané historické auto. Jedná se často o původně hlavní zdroj tepla, který byl po letech služby v rámci modernizace otopné soustavy nahrazen novým zdrojem na elektřinu, plyn či TČ, a který od té doby dlouhé roky čekal „v záloze“na svou příležitost.
Ta u některých domácností nastala právě v době vrcholu energetické krize, na přelomu let 2022 a 2023, kdy došlo k dramatickému zdražení elektrické energie a plynu. Mnozí uživatelé pak „oprášili“ letitý záložní zdroj.

Samostatnou kapitolou jsou starší senioři nebo sociálně slabší lidé, kteří výměnu nevyhovujícího kotle jako jediného zdroje tepla nemají jak profinancovat. Podle Ing. Lyčky významná část provozovatelů těchto kotlů nepočítá s jejich výměnou minimálně do příštího roku.

Obejde se instalace nových kotlů bez problémů?
Instalace kotlů na pevná paliva se týká zejména rodinných domů. Bylo by bláhové předpokládat, že v kotelnách a technických místnostech, kde se budou měnit staré nevyhovující kotle, bude probíhat vše v souladu s normami a podle projektu. Osobně jsem prošel vyšší desítky kotelen a nikde to v pořádku nebylo. Stačí se do některé kotelny podívat.

Problém je samozřejmě také v nedostatku kvalifikovaných topenářů pro instalaci nových kotlů – osvědčené topenářské firmy mají již od léta zakázky na několik měsíců dopředu. Část zájemců o zapojení nového zdroje tepla tak bude s výměnou muset počkat na konec topné sezony, tedy na jaro 2025.

Obr. 1 • Kotel emisní třídy 1, kotel emisní třídy 3, kotel emisní třídy 5 (ekodesign) [10]

Jak může vypadat návštěva starší kotelny?
Samotížné systémy vytápění s nadměrnými průměry rozvodného potrubí, zarezlé a nefunkční uzavírací armatury, otevřené expanzní nádoby, expanzní nádoby až s 3× menším objemem než podle výpočtu, chybné napojení expanze na otopnou soustavu, nefunkční armatury otopných těles, části rozvodného potrubí v plastu, nefunkční pojistné ventily, kotelny bez přívodu spalovacího a větracího vzduchu atd.

Bylo by rovněž naivní se domnívat, že se při výměně nevyhovujících kotlů za kotel plynový, elektrokotel nebo TČ bude zpracovávat projekt, byť alespoň jednoduchý. Instalační a realizační firmy pracují v drtivé většině případů bez projektu a ponechávají tak všechny chyby kotelen bez povšimnutí.

První problémy, které po neodborném zapojení většinou nastávají, jsou různé netěsnosti u prvků otopné soustavy jako např. původní radiátory, armatury, ventily, kohouty, vypouštěcí a odvzdušňovací kohouty. Otopná soustava se bude i nadále zavzdušňovat díky již netěsným spojům, části rozvodu z plastů, chybnému spádu otopných těles, napojení expanze na chybném místě za oběhovým čerpadlem a díky elektrochemické korozi. Může zůstat i léta nefunkční expanze, ze které z její vzduchové strany teče při kontrole voda.

Kdo by měl výše popsané závady vyřešit? Zákonodárce nebo snad topenář? Uvedené problémy kotelen a technických místností může spolehlivě řešit jen autorizovaný projektant v oboru. Bez projektové dokumentace by k montáži nového zdroje tepla, dle mého názoru, ani nemělo dojít.

Jaká schémata zapojení se dají očekávat ve starších kotelnách?
Podívejme se nejprve na schémata dle představ vlastníků domů – paralelní nebo sériové zapojení dvou zdrojů tepla. Po zjištění jejich nevýhod bude uvedeno i optimální napojení kotelny na otopnou soustavu. A nakonec si vysvětlíme, jak se vyhnout nejčastějším chybám v kotelnách s novým kotlem emisní třídy 3 až 5.

Obr. 2 • Schéma zapojení kotelny – paralelní napojení kotlů Vysvětlivky: KPP – kotel na pevné palivo, ELK – elektrokotel, HVDT –hydraulický vyrovnávač dynamických tlaků, PV – pojistný ventil, KK –kulový kohout nebo jiný uzávěr, F – filtr, VK – vypouštěcí kohout, OV – odvzdušňovací ventil, Expanze – tlaková expanzní nádoba s membránou, OS – otopná soustava, OV – otopná voda, T1 – teplota OV před HVDT, T2 – teplota OV za HVDT, T3 – teplota OV ve zpětném potrubí

Uvedená schémata zde neuvádím jako návod!

Schémata mají, nebo mohou mít více nedostatků, o kterých by kvalifikovaní topenáři měli vědět.

I. Paralelní zapojení kotlů

Oba kotle, ten na pevné palivo i elektrokotel (ELK), jsou spolu propojeny paralelně. Každý měl na přívodu i zpátečce uzávěr, aby oba mohly být v provozu samostatně nebo i společně. Oba zdroje tepla musí mít vlastní pojistný ventil i oběhové čerpadlo.
Při samostatném provozu jednoho ze zdrojů tepla by ten druhý měl být odstaven mechanicky uzávěrem na zpátečce a vypnutím oběhového čerpadla.
Přáním uživatelů dvou zdrojů tepla obvykle bývá jejich společný provoz. Když teplota otopné vody z kotle na pevné palivo (KPP) klesne pod potřebnou úroveň, zapnulo by se automaticky oběhové čerpadlo elektrokotle. Takové řešení má však jednu podstatnou nevýhodu.

V celé době provozu kotle na pevné palivo by jedna část otopné vody ze zpátečky otopné soustavy procházela elektrokotlem i přes vypnuté oběhové čerpadlo. Při směšování s vodou o vyšší teplotě od kotle na pevné palivo s vodou ze zpátečky otopné soustavy by regulace vyhodnotila nižší teplotu na vstupu do otopné soustavy a uvedla by do provozu předčasně oběhové čerpadlo elektrokotle.
Došlo by jednak k častému spínání a vypínání elektrokotle, zbytečnému odběru elektrické energie a nemožnosti přenosu výkonu do otopné soustavy. Je vidět, že automaticky to nepůjde. Bude potřeba ručně uzavřít uzávěr na zpátečce elektrokotle.
Podle čeho regulovat výkon ELK? V zásadě jsou dva typy regulace výkonu. Jednodušší pokojovým regulátorem (termostatem) a úspornější s ekvitermním regulátorem.

Provoz kotle s termostatem
U kotle je potřeba nastavit maximální teplotu otopné vody, na kterou je otopná soustava navržena. Po poklesu nastavené pokojové teploty se sepne ELK na nejnižším výkonu a pokračuje až k dosažení nastavené maximální teploty otopné vody (OV), kdy se vypne. K vypnutí ELK dojde také v případě, když je překročena nastavená pokojová teplota.
Pokojový regulátor se umísťuje v nejchladnější místnosti. Tou obvykle nebývá obývací pokoj. Ideální je bezdrátový regulátor, který se dá v domě snadno přemístit do nejchladnější místnosti.

Obr. 3 • Schéma zapojení kotelny – sériové napojení kotlů

Provoz kotle s ekvitermní regulací
Kotel reguluje teplotu OV na základě změn venkovní teploty. Čidlo venkovní teploty se umísťuje na severní stanu domu. Nastavení teploty OV si řídí sama ekvitermní regulace na základě zvolené teplotní křivky.

II. Sériové zapojení kotlů

Někteří vlastníci domků preferují zapojení kotlů do série s představou, že když to kotel na pevné palivo nezvládne, automaticky se připne elektrokotel.

Při společném provozu obou kotlů se OV nejdříve ohřeje v kotli na pevné palivo, z jeho výstupu pokračuje na vstup do elektrokotle.
Jeho regulace by byla obdobná, jaká byla popsána u paralelního zapojení kotlů.
Při samostatném provozu kotle na pevné palivo bude otevřeno propojení přívodního potrubí mezi kotli. Při samostatném provozu elektrokotle bude uzavřen průtok do kotle na pevné palivo a vypnuto jeho čerpadlo. U elektrokotle budou otevřeny oba uzávěry na zpátečce.

Při sériovém propojení čerpadel kotlů se dá očekávat jejich vyšší dopravní výška, než jaká by byla potřeba pro otopnou soustavu. Výrazná změna průtoku při provozu jednoho kotle oproti provozu obou zdrojů tepla brání ekonomickému provozu a nedá se doporučit. Dal by se očekávat hluk termostatických ventilů.

Nevýhodou sériového propojení kotlů je potřeba rozsáhlejších úprav potrubí v kotelně, složitější obsluha a to aniž by to uživateli přineslo nějakou výhodu.

III. Napojení otopné soustavy přes HVDT

V dnešní době se rozšířil způsob napojení kotelny a otopné soustavy pomocí hydraulického vyrovnávače dynamických tlaků (HVDT). Průtok od kotle (kotlů) do HVDT by měl být o 5 až 10 % větší, než je průtok v otopné soustavě. Jak se to pozná? Na dvou teploměrech před a za HVDT. Když je teplota t1 ≥ t2, pak je hydraulika v pořádku a přenos výkonu z kotle nebo kotlů je přenositelný do otopné soustavy.

Je-li průtok otopnou soustavou větší než v kotlovém okruhu, dojde v HVDT ke směšování teplejší OV z kotelny s částí vody ze zpátečky otopné soustavy. Teplota OV za HVDT je v takovém případě nižší než před ní. Díky tomu nebude výkon kotlů přenositelný do otopné soustavy. Snadná pomoc spočívá v instalaci vyvažovacího ventilu před a za HVDT. Jmenovitý průtok otopné soustavy se následně nastaví ať už regulovatelným oběhovým čerpadlem, nebo vyvažovacím ventilem u čerpadla bez regulace.
V otopné soustavě se nastavený průtok může měnit – snižovat v případě, když není potřeba ohřívat teplou vodu. To ovšem nevadí, protože nastavený průtok před HVDT zůstane stále větší než na ní. I když o něco větší.

U všech obrázků je naznačeno, jaké armatury mají být instalovány na expanzním potrubí. Jsou to uzávěr, manometr a vypouštěcí kohout. Tedy kohout, na který se dá napojit hadice. Ne kohout s bočním vypouštěním ¼“. Jednak ho topenář často nainstaluje obráceně a namísto vypuštění obsahu expanze vypustí celou otopnou soustavu i s nemrznoucí směsí.

Po nastavení přetlaku vzduchu v plynové části expanze je potřeba naplnit vodou i vodní stranu expanze. To se nám nepovede, pokud nám topenář zanechal kulový kohout s odbočkou ¼“.
Když už máme vypouštěcí kohout minimální dimenze ½“, můžeme se pokusit napustit tlakovou expanzi. V takovém případě vzniká správná otázka, k čemu je na expanzním potrubí manometr.
Negramotný specialista to provede tak, že otevře uzávěr na expanzním potrubí. Tím se vzduch z vodní strany prázdné expanze přesune do všech horních otopných těles, i do těles s chybným spádováním ke stoupačce.

Technicky vyspělý topenář napojí hadici na vypouštěcí kohout a napustí jen prázdný obsah vodní části expanze. Jak pozná, že je v expanzi vody dost? Pozná to poté, co se pohne ručička manometru a dá tak vědět, že přetlak vody je vyšší, než je tlak atmosférický. Pak teprve se může uzavřít přívod vody, odpojit hadici a otevřít kulový kohout na expanzním potrubí. Aniž by si uživatel zavzdušnil celou otopnou soustavu.

Obr. 4 • Schéma zapojení kotelny – napojení kotlů přes HVDT

Nejčastější chyby v domovních kotelnách

• Napojení expanze za oběhovým čerpadlem.
• Umístění filtru za čerpadlem místo ve zpátečce před čerpadlem. Při umístění podle obrázků se zachytí nečistoty nejenom v čerpadlech, ale i v celé otopné soustavě.
• Umístění pojistných ventilů ve větší vzdálenosti jak 20 DN.
• Zúžení odtoku pojistného ventilu. Neumožňuje odvedení pojistného průtoku bez stoupnutí přetlaku v kotli a jeho případné destrukci.
• Odvod od pojistného ventilu bez přerušení a vizuální kontroly. V praxi se děje i to, že u jednoho domu proteče netěsným pojistným ventilem při jeho špatně provedeném odvodu, a tudíž nemožnosti úkap odhalit, do kanálu voda za statisíce korun!!, a to během jedné topné sezony.
• Chybějící uzávěr a vypouštěcí (napouštěcí) kohout v expanzním potrubí. Bez tohoto uzávěru je potřeba při každé kontrole přetlaku na plynové straně expanze vypustit celý vodní obsah soustavy.
• Neprovádí se kontrola přetlaku vzduchu 1× (2×) ročně na plynové straně expanze. Většinou proto, že není známa hodnota přetlaku, nebo na pojistném potrubí chybí vypouštěcí kohout.
• Chybí vyznačení přetlaku vzduchu (dusíku) na plynové straně expanze. Bez této hodnoty nikdo neví, jaký přetlak vzduchu na expanzi nastavit.
• Neprovádí se pravidelná kontrola těsnosti pojistného ventilu po jeho otevření. Když se to udělá jednou za X let, může pojistný ventil zůstat otevřený a vypustí celou otopnou soustavu.
• Chybějící teploměry na přívodním potrubí před a za HVDT. Výkon z kotle (kotlů) bývá i podstatně nižší, než je uvedeno na štítcích kotlů.
• Umístění regulátoru vnitřní teploty v místnosti, která není nejchladnější. Některé místnosti jsou pak přetápěny, v jiných je teplota naopak nedostatečná.
• Umístění čidla venkovní teploty na jiné než severní straně. Je také možné umístit na neosluněné straně SV nebo SZ.

Co říct na závěr?

Někteří majitelé rodinných domů, kteří jako hlavní zdroj tepla po mnoho let bez problémů využívali např. elektrokotle, od nástupu tzv. energetické krize hledali cesty, jak se vyrovnat se skokovým zdražením elektrické energie, jak dál vytápět svou nemovitost a jak přitom nezkrachovat.

V mnoha případech své praxe se setkávám s tím, že elektrokotel tyto domácnosti nahradily léta nepoužívaným zdrojem na pevná paliva, který jim v domě zůstal ještě z dob dávno minulých před modernizací otopné soustavy. Elektrokotel nyní využívají pouze ve chvíli, kdy dohoří palivo ve starém kotli a v danou chvíli není nikdo, kdo by znovu přiložil.

Dle očekávání se do konce srpna letošního roku nepodařilo přesvědčit zdaleka všechny uživatele nevyhovujících kotlů, aby se postavili do fronty na kotlíkové a jiné zelené dotace, když ten starý z jejich pohledu plní svoji funkci stále spolehlivě (byť neekologicky). Část těchto provozovatelů evidentně také čeká na to, jak přísně bude zákaz v praxi kontrolován a sankcionován.

Literatura

[1] ČSN EN 303–5+A1. Kotle pro ústřední vytápění – Část 5: Kotle pro ústřední vytápění na pevná paliva, s ruční nebo samočinnou dodávkou, o jmenovitém tepelném výkonu nejvýše 500 kW – Terminologie, požadavky, zkoušení a značení. 2023–12. ČAS. Praha.
[2] ČSN 06 0310. Tepelné soustavy v budovách – Projektování a montáž. 2014–8 (změna Z2. 2017–9). ÚNMZ. Praha.
[3] ČSN 06 0830. Tepelné soustavy v budovách – Zabezpečovací zařízení. 2014–8 (změna Z1. 2014–11). ÚNMZ. Praha.
[4] ČSN EN 12828+A1.Tepelné soustavy v budovách – Navrhování teplovodních otopných soustav. 2014–11. ÚNMZ. Praha.
[5] ČSN EN 1490. Armatury budov – Kombinované teplotní a tlakové pojistné armatury – Zkoušky a požadavky. 2016–2. ÚNMZ. Praha.
[6] Zákon č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší – znění od 1. 1. 2024. In: Zákony pro lidi.cz (online). © AION CS 2010–2024 (cit. 8. 7. 2024). Dostupné z: https://www.zakonyprolidi.cz/cs/2012–201/zneni-20240101#f4731228>.
[7] Kotlíkovým dotacím odzvonilo. Pokud jste je ještě stihli, s výběrem kotle neotálejte (tisková zpráva). BEAUFORT s. r. o. 4. 10. 2024. (cit. 2024-10-28).
[8] Výměna starých kotlů, kamen a dalších zdrojů tepla (online). Nová zelená úsporám. © Státní fond životního prostředí ČR (cit. 9. 9. 2024). Dostupné z: https://novazelenausporam.cz/jak-na-to/vymena-kotlu/>.
[9] V ČR je i přes začátek zákazu 150000 nevyhovujících kotlů (online). © ČTK České noviny 1. 9. 2024 (cit. 9. 9. 2024). ISSN: 1213–5003. Dostupné z:https://www.ceskenoviny.cz/zpravy/2562239>.
[10] Fotografie kotlů: Viadrus, CzechTherm, Atmos.

Recenzent: Ing. Zdeněk Číhal, samostatný projektant, Praha; člen redakční rady Topenářství instalace

Boilers and Schematic Diagrams in Older Boiler Rooms

In his contribution, which could not and did not have the task of fully covering the issue related to the non-ecological heat sources exchange, the author described the reality of this exchange in practice.
A well-thought-out and state-subsidized transition to new, more ecological types of heating unfortunately very often took place and is still taking place according to the scenario described below.

Even if the reason for inappropriate solutions is saving money "at all costs", technical ignorance or unwillingness to solve the replacement comprehensively, due to possible errors, the operation of an incorrectly performed installation will certainly not meet what was originally expected from the modernization.

Keywords: boilers, boiler rooms, schematic diagram, modernization, installation, ecology, emission class, errors, subsidies, air protection act.