Může být nová plynová kotelna bez provozních problémů?

Formou otázek a odpovědí upozorňuje autor na četná úskalí při rekonstrukci či zřizování nové plynové kotelny, se kterými se může setkat investor, zejména pak společenství vlastníků bytů, nebo bytová družstva. Autor čerpá zbohatých zkušeností při řešení praktických problémů, se kterými se setkal.

Recenzent: Jiří Matějček

Zapojení plynových kondenzačních kotelen, zejména pak nové prvky a požadavky na tyto zdroje tepla nenechají nikoho na pochybách, že se v realizovaných kotelnách objevuje stále více nedostatků, na které by si měla společenství vlastníků či bytová družstva (SV/BD) dát pozor.

Připravovaná zakázka na rekonstrukci kotelny totiž v praxi bývá často značně předražena, zdroj tepla předimenzován, některé navrhované prvky kotelny nemusí být pro kotelnu vhodné, jiné mohou chybět. V projektech může zejména chybět výpočet pojistných ventilů kotlů nebo výpočet parametrů tlakových expanzních nádob podle vodního obsahu otopné soustavy.

Pojďme začít výkonem otopné soustavy a potřebným výkonem pro přípravu teplé vody.

Je možné snížit výkon stávající kotelny?

U menších bytových objektů se často stává, že stávající výkon kotelny přesahuje výkon 100 kW, nebo jednoho kotle výkon 50 kW. Díky tomu je zdroj tepla klasifikován jako plynová kotelna, s přísnějším režimem a povinností obsluhovat kotelnu odborně vyškolenou obsluhou.

Je tak vhodné se hned od počátku ptát, zda není stávající výkon kotelny příliš velký, a zda by stejnou službu nemohl vykonat zdroj tepla s výkonem nižším jak 100 kW. Ten totiž nespadá do kategorie plynových kotelen, ale do nižší kategorie plynových zdrojů tepla s názvem „plynová odběrná zařízení“. Takové zařízení může obsluhovat jen zaškolená obsluha. Tedy často i někdo z uživatelů bytů v domě.

Čím by se mohl snížit výkon stávající kotelny? Předně u starších domů výměnou oken s lepšími tepelně technickými vlastnostmi, někdy i zateplením domu, vyvážením ležatého rozvodu otopné soustavy, optimálním nastavením ventilových spodků termostatických ventilů a návrhem optimální přípravy teplé vody (TV). Přípojná hodnota zdroje tepla se počítá jako 70 % potřeby tepla pro vytápění a 0–100 % z potřeby tepla pro přípravu TV.

Pokud někoho udivuje rozsah výkonu pro přípravu TV 0–100 %, je potřeba si představit rychloohřev TV, například v deskovém výměníku tepla bez akumulace, jak ji navrhují téměř všichni dodavatelé tepla.

100% výkon může být k potřebě tepla pro vytápění přičten i v případech, kdy je zařazena malá akumulační nádoba jako rozšířené potrubí. V topenářské hantýrce pro ni máme výraz „boule na potrubí“.

V akumulační nádobě bez nabíjecího okruhu teplá voda bez odběru chladne. Vychlazená, obvykle na teplotu 35 až 45 °C pak na počátku odběru prochází vodoměry TV v jednotlivých bytech. Jaké to má následky? Dodavatel dostane zaplaceno nejenom za TV o teplotě cca 60 °C, kterou vyrobil a skutečně dodal, ale i za TV, kterou sice také vyrobil se stejnou teplotou, nechal ji však vychladnout a dodal do bytových vodoměrů TV s podstatně nižší teplotou.

Odběratel zaplatí za TV o teplotě 60 °C i za vlažnou vodu o nepoužitelné teplotě, kterou je nucen odpustit do kanalizace. Odpouštěná voda je odběrateli účtována za vodné a stočné, plus za teplo ve vodě obsažené. Tepelný obsah odpouštěné vody je účtován při ohřevu z 10 na 60 °C, protože dodavatel vodu na takovou teplotu skutečně ohřál.

Je možné k potřebě tepla pro vytápění připočítat potřebu tepla pro přípravu TV jen v rozmezí 0 až 50 %?

Praktická provedení zdrojů tepla dokazují, že to možné je. V obtoku instalovaného akumulačního zásobníku se instaluje nabíjecí okruh s deskovým výměníkem tepla. Nabíjecí čerpadlo v okruhu sleduje teplotu 55–60 °C nejenom na výstupu z akumulační nádoby, ale i v její spodní části. V době bez odběru TV voda v nádrži nechladne, na­opak se ohřívá na předem stanovenou teplotu.

Z hlediska regulace má ohřev TV přednost před vytápěním. Teprve po ohřátí TV v akumulační nádrži na dostatečnou teplotu se otevírá regulační ventil pro vytápění. Díky akumulaci stavby se krátké omezení ve výkonu pro vytápění neprojeví ve změně vnitřní pocitové teploty.

Kombinace zdrojů tepla, ano či ne?

Často se stává, že vám předkladatel cenové nabídky na novou plynovou kotelnu navrhne další alternativní zdroj energie, jakým může být tepelné čerpadlo nebo solární zařízení na střeše. Troufám si tvrdit, že se ve velké míře takových případů investor dočká jen výrazného prodražení zakázky a prodloužení doby návratnosti počáteční investice daleko za hranici životnosti zařízení.

Provozní náklady plynové kondenzační kotelny a tepelného čerpadla mohou být při samostatném provozu prakticky stejné. Není tak žádný logický důvod zdroj tepla duplikovat. Jakákoliv kombinace dvou zdrojů tepla významně komplikuje schéma zapojení, kdy provoz hlavního zdroje tepla snižuje účinnost provozu zařízení druhého.

Důvěřovat topenářům nebo vyžadovat projekt?

Projektem se rozumí realizační projektová dokumentace, kterou zpracovává dodavatel v rámci své zakázky. Musí být vypracována autorizovanou osobou v daném oboru. Je na SV, aby ve smlouvě o dodávce požadovalo vypracování projektu. Bez toho nebude vědět, jaké technologické zařízení hodlá dodavatel instalovat, bez soupisu materiálu nemá ani podklad pro nabídkové řízení.

Projektovou dokumentaci požaduje novela vyhlášky č. 62/2013 Sb. k vyhlášce č. 499/2013 Sb. V příloze č. 6 v části A. 1.3 c, je doplněn požadavek na uvedení údajů o zpracovateli realizační projektové dokumentace, i zjednodušené, tj. „jména a příjmení projektantů jednotlivých částí projektové dokumentace včetně čísla, pod kterým jsou zapsáni v evidenci autorizovaných osob vedené Českou komorou autorizovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě, s vyznačeným oborem, popřípadě specializací jejich autorizace.“

Pojistné ventily v kotelně

Zařízení kotelny obsahuje pojistné ventily u kotlů (obvykle součást dodávky) a pojistný ventil na přívodu studené vody. Obsahuje projektová dokumentace pojistný ventil na přívodu studené vody do ohřevu?

Každý samostatně uzavíratelný ohřívač vody musí být podle normy ČSN 06 0830 na přívodu studené vody opatřen uzávěrem, zkušebním kohoutem nebo vypouštěcí zátkou, zpětnou armaturou a pojistným ventilem. Ohřívače o objemu větším než 200 l musí být opatřeny také tlakoměrem. Uvedená zařízení mohou být součástí jedné armatury, která se nazývá pojistnou skupinou a instaluje se do přívodu studené vody. V přívodu studené vody je dovoleno použít i kombinovanou armaturu sestávající z pojistného a zpětného ventilu.

Jsou odtoky od pojistných ventilů provedeny podle normy?

Odtok od pojistného ventilu nesmí být, z důvodu hygieny a možnosti kontroly, napojen přímo do kanalizace. Odtokové potrubí musí být podle ČSN EN 1717, ČSN 06 0830 a ČSN 75 6760 ukončeno například nad kalichem, mříží vpusti nebo odvodňovanou plochou, aby případný odtok vody z pojistného ventilu byl vizuálně kontrolovatelný z místa obsluhy a vodovod nebyl přímo propojen s kanalizací.

Když vám odtok od pojistného ventilu studené vody svede zhotovitel hadicí přímo do kanalizace bez možnosti vizuální kontroly, pak se o problému vedení SV/BD doví až z faktury dodavatele vody, která může obvyklou částku převyšovat až o statisíce korun za měsíc.

Obsahuje projekt expanzní nádobu na přívodu studené vody do ohřevu?

Odpouštění vody pojistným ventilem způsobuje její ztráty. Použití expanzní nádoby s membránou těmto ztrátám spolehlivě zabrání. Expanzní nádoba vyrovnává drobné změny objemu, a tím snižuje, nebo zcela eliminuje, otevírání pojistného ventilu. O tom, zda použít expanzní nádobu či ne, rozhoduje zpravidla srovnávací ekonomická úvaha o ceně odpouštěné vody a nákladech na její odkanalizování a o nákladech na pořízení expanzní nádoby.

Jaké bude materiálové provedení kotlů a otopné soustavy?

Je známou skutečností, že kombinace různých materiálů u spalinových výměníků tepla kotlů a v otopné soustavě (ocel, měď, mosaz, bronz a hliník) způsobují elektrochemickou korozi. Ta může podstatným způsobem zkrátit předpokládanou životnost jak kotlů, tak i vlastní otopné soustavy.

Někteří výrobci kotlů přímo určují, jakou chemii je potřeba použít, aby se ochránil jeho spalinový výměník tepla. V takovém případě je potřeba dávat pozor na to, aby použitá chemie nepoškozovala prvky otopné soustavy. V některých případech může pomoct jen bio-energetická úprava vody v otopné soustavě.

Noční útlum ano či ne?

Na noční útlum vytápění se často pohlíží jen z pohledu úspory tepla, kterou může změřit za dobu útlumu plynoměr nebo kalorimetr v okruhu vytápění. Už nikdo neměří spotřebu tepla za dobu následující po útlumu vytápění, kdy je potřeba ohřát nejenom vzduch ve vytápěných místnostech, ale i vychladlé stavební konstrukce.

Pokud bude ohřev probíhat standardním výkonem, tj. podle nastavené topné křivky, pak bude doba ohřevu trvat podstatně déle, než byla doba topné přestávky. Jedinou možností, jak ohřev urychlit, je zvýšit výkon ohřevu otopné vody. Ve výsledku to znamená, že nebude dostatečný výkon pro přípravu TV v ranní špičce odběru TV.

Vypínání cirkulace teplé vody v noci, ano, či ne?

Bude-li provozovatel kotelny na noc vypínat cirkulační čerpadlo TV, může vzniknout až padesátinásobná škoda oproti úspoře za neodebranou energii cirkulačního čerpadla.

Při vypnutém čerpadle chladne nejenom TV v zásobníku, ale i v ležatém rozvodu vody, stoupačkách i v přípojkách do bytů. Po raním rozběhu čerpadla je potřeba všechny popsané složky ohřevu znovu ohřát. Mezitím uživatelé bytů odpouští jen vodu o průměrné teplotě 35–40 °C. Tato vlažná voda protéká vodoměrem TV a je vám účtována jako voda s teplotou 55–60 °C. Kromě toho platíte za vodné a stočné i za teplo, které je v odtékající vodě obsaženo.

Problém s cirkulací teplé vody?

Je mnoho příčin, pro které může přestat fungovat cirkulace TV. Řekněme si o těch, které se mohou objevit u nové či právě rekonstruované kotelny. Především je tu chybějící vypouštěcí kohout mezi cirkulačním čerpadlem a za ním osazenou zpětnou armaturou.

Každá zpětná armatura obsahuje pružinu, kterou musí protékající TV překonat, aby voda mohla proudit. Tato pružina by měla být poměrně slabá, aby nekladla protékající vodě významný odpor. Pokud se pružina časem znehodnotí a praskne, pak není schopná odolávat přetlaku studené vody za klapkou. Studená voda má často vyšší přetlak, než má TV. Je to zejména z důvodu průchodu přes ohřívač. Studená voda v takovém případě prochází volně i přes zapnuté oběhové čerpadlo až k odběrným zařízení TV.

Zjištění takové závady někdy trvá i roky. Nikdo nehodlá převzít zodpovědnost za to, že vymění fungující zpětnou klapku za novou a situace se nezlepší. K identifikaci vadné zpětné klapky stačí jen maličkost. Mít mezi cirkulačním čerpadlem a zpětnou klapkou instalovaný vypouštěcí kohout za několik desítek korun. Jak to funguje?

Když vypneme cirkulační čerpadlo, případně i uzavřeme armaturu před tímto čerpadlem a otevřeme kulový kohout, mohou nastat jen dva případy. Buď voda neteče, pak je klapka v pořádku. Nebo z kohoutu vytryskne voda, která se tam dostala přes vadnou klapku.

Jestliže jste před rekonstrukcí kotelny měli fungující cirkulační okruh, vyvážený automatickými termostatickými ventily (ATV) a náhle je potřeba u stoupaček odpouštět velké množství vlažné vody, pak bude závada v kotelně. Závada s teplotou TV na vstupu do rozvodu TV.

V případě, kdy bude teplota v místech umístění ATV na cirkulačním potrubí nižší, než na kterou jsou ATV nastaveny, se ventily otevřou a nemohou škrtit průtok u stoupaček bližších ke zdroji ohřevu. Náprava je poměrně snadná. Donutit provozovatele kotelny k tomu, aby teplota na vstupu do rozvodu TV byla konstantní, tedy v rozmezí 55 nebo 60 °C.

Optimální provozování kotelny

Provozovatel kotelny by měl splňovat tyto podmínky:

1. Neprovádět noční útlum vytápění.
2. Nevypínat v noci cirkulační čerpadlo TV.
3. Dodávat TV s konstantní teplotou 55–60 °C.
4. Dodržovat předem vypočtenou teplotní křivku.

Kdy je potřeba chemická úpravna vody na vstupu do ohřevu?

Chemický rozbor studené vody na vstupu do ohřevu by byl ideálním podkladem pro rozhodnutí, jaký typ chemické úpravy zvolit, a zda zjištěné chemické parametry vody úpravnu vůbec potřebují. Pokud by se zjistilo, že úpravna vody není potřeba, znamenala by takto zbrklá investice zbytečné navýšení nákladů na provoz kotelny.

Zda je úpravna vody potřeba se v praxi dá zjistit až z frekvence čištění filtru studené vody před vodoměrem a filtru TV před cirkulačním čerpadlem. Když je potřeba filtr na TV čistit několikrát do měsíce, pak není jiné cesty, než nechat instalovat chemickou úpravnu vody. S typem a velikostí poradí odborná firma.

Nečištěný filtr na TV může významným způsobem snižovat cirkulační průtok s negativním dopadem na bytové jednotky u vzdálenějších stoupaček. Ani obsluha kotelny si nemusí uvědomit souvislost mezi poruchami cirkulace a čištěním filtru TV. V případech více cirkulačních okruhů se pak problémy s cirkulací TV mohou přesouvat z jedné části domu do jiné.

Topné okruhy v kotelně

Až na výjimky bude nová kotelna sloužit nejenom pro vytápění, ale i pro přípravu TV, která v průběhu topné sezony potřebuje vyšší teplotu na výstupu z kotlů. Z toho důvodu je za kotlem (kotli) osazen tzv. hydraulický vyrovnávač dynamických tlaků (HVDT), který je často dodáván jako součást kotlů. Ten odděluje otopnou soustavu od kotlového okruhu.

Kotel nebo kotle jsou vybaveny vlastním oběhovým čerpadlem. Zatímco v kotlovém okruhu je průtok otopné vody konstantní, v sekundárních okruzích jsou průtoky proměnné v závislosti na počtu spuštěných čerpadel a okamžitém nastavení směšovacích ventilů. HVDT umožňuje provozovat kotelnu, aniž by se jednotlivé okruhy ovlivňovaly. Princip činnosti je znázorněn na obr. 3.

Na prvním schématu obr. 3 je ideální stav, kdy jsou průtoky v obou okruzích stejné. Když se vlivem regulace nebo vypnutím některého čerpadla na sekundární straně sníží průtok, pak se část primárního průtoku přes HVDT vrací zpět do kotlového okruhu. Nejhorší, a současně i nejrozšířenější, je stav, kdy součet průtoků na sekundární straně je větší, než průtok v kotlovém okruhu. Rozdíl průtoků ze zpátečky sekundárního okruhu se přimíchává k otopné vodě s vyšší teplotou od kotlů.

Pozná se to podle toho, že teplota za HVDT je nižší, než před HVDT. Tím ale není výkon kotle (kotlů) přenositelný do otopné soustavy. Toho jsou si někteří zhotovitelé kotelen vědomi, a aniž by znali pravou příčinu problému, do kotelny zcela zbytečně přidají další kotel.

Přitom by stačilo do topných okruhů instalovat vyvažovací ventily (viz obr. 2) a nastavit na nich výpočtové průtoky. Tím se zajistí, že provoz kotelny bude při plném výkonu podle prvního schématu, podle druhého schématu po dobu, kdy je potřeba na straně odběru tepla nižší, a to včetně letního provozu jen s přípravou TV. V žádném případě se kotelna nedostane do stavu podle posledního schématu a není potřeba investici do kotelny zvyšovat přidáním dalšího kotle.

Nezřídka se ovšem stává, že nejeden projektant navrhne vyvažovací ventil před trojcestný směšovací ventil, kde je proměnný průtok, a kde by měřený průtok byl pokaždé jiný. Zapomene přitom, nebo si neuvědomí, že jakýkoliv vyvažovací ventil může fungovat jen v okruhu s konstantním průtokem.

Je lepší zvolit pro rekonstrukci kotelny vlastního projektanta, nebo projektanta od zhotovitele?

Bude-li se jednat o autorizovaného projektanta v oboru, pak by to mohlo být jedno za předpokladu, že si takový projekt nechá investor posoudit nezávislým odborníkem, který je seznámen nejenom s normami, ale zejména se všemi skutečnostmi popsanými v tomto článku.

Podklady pro výběrové řízení

Za důležité pokládám sestavení podmínek pro výběrové řízení. Tím se dají eliminovat dodavatelé nesmyslných řešení, kombinace několika zdrojů tepla, zbytečně velký výkon kotelny, nadbytečný počet kotlů atd.

V podkladech pro výběrové řízení je potřeba zadat základní údaje o objektu (počet vchodů, počet podlaží) a údaje o původní kotelně. Dále pak počet bytů (uživatelů), výkon otopné soustavy z původního projektu vytápění (nebo ze zaměření otopné plochy), počet a typ kotlů, jejich výkon, systém přípravy TV, plus další informace o otopné soustavě a rozvodu TV s cirkulací.

U otopné soustavy pak teplotní spád, počet stoupaček, typ vyvažovacích ventilů na patách stoupaček, typ otopné plochy, typ a stáří termostatických ventilů, a zda bylo prováděno nastavení ventilových spodků těchto ventilů. U rozvodu TV uvést, zda jsou na patách stoupaček vyvažovací ventily, zda statické nebo termostatické. Také, zda vytápění a dodávka TV fungovala bez problémů, případně jaké nedostatky se před rekonstrukcí vyskytovaly. A na závěr, kdo v současné době kotelnu provozuje a zda má k tomu potřebnou kvalifikaci.

V případech, kdy se investor takovými podklady nebude zabývat, nemůže ve výsledku očekávat optimálně navrženou kotelnu s ekonomickým provozem a nízkými provozními náklady.

Je pravděpodobné, že investor nemusí být odborně kvalifikován na to, aby všechny výše uvedené údaje shromáždil. Takovou službu si může objednat i u jiné autorizované osoby, než je projektant kotelny. Ta mu může poradit i s výběrem kotlů, prohlédnout projektovou dokumentaci, zda je v pořádku a obsahuje potřebné údaje a výpočty zabezpečovacího nebo expanzního zařízení kotelny. Následně může, ještě před fakturací zakázky, posoudit skutečné provedení stavby s projektem. Zejména to, zda všechny změny byly konzultovány a odsouhlaseny s autorem projektu, nebo se jen jednalo o oblíbenou „lidovou“ firemní tvořivost.

Tímto postupem se dá vyloučit, že by se cenové nabídky zhotovitelů lišily i o více jak 100 %, protože se bude oceňovat konkrétní specifikace veškerého zařízení podle projektu. Dále pak se dají předem vyloučit konkrétní chyby v projektech, jak ve schématech zapojení, tak i zabezpečovacím zařízení otopné soustavy nebo zdroje tepla, které se až příliš často opakují.

Literatura

[1] Vyhláška č. 62/2013 Sb. ze dne 28. února 2013, kterou se mění vyhláška č. 499/2006 Sb., o dokumentaci staveb, příloha č. 6. In Sbírka zákonů České republiky. 14. 3. 2013, částka 28, s. 501. Dostupné z < http://aplikace.mvcr.cz/sbirka-zakonu/ViewFile. aspx?type=c&id=6383>.
[2] ČSN 06 0830. Tepelné soustavy v budovách – Zabezpečovací zařízení. 2014-8 (změna Z1: 2014-11). ÚNMZ. Praha.
[3] ČSN 75 5409. Vnitřní vodovody. 2013-2. ÚNMZ. Praha.
[4] ČSN 75 6760. Vnitřní kanalizace. 2014-1. (změna Z1: 2015-10). ÚNMZ. Praha.
[5] ČSN EN 1490. Armatury budov – Kombinované teplotní a tlakové pojistné armatury – Zkoušky a požadavky. 2016-2. ÚNMZ. Praha.
[6] ČSN EN 1717. Ochrana proti znečištění pitné vody ve vnitřních vodovodech a všeobecné požadavky na zařízení na ochranu proti znečištění zpětným průtokem. 2002-4. ČNI. Praha.
[7] ČSN EN 806-1 až 5. Vnitřní vodovod pro rozvody vody určené k lidské spotřebě. 2002-7 (ČNI. Praha) až 2012-7. ÚNMZ. Praha.
[8] ČSN EN 806-1. Vnitřní vodovod pro rozvody vody určené k lidské spotřebě – Část 1: Všeobecně. 2002-7. ČNI. Praha.
[9] ČSN EN 806-2. Vnitřní vodovod pro rozvody vody určené k lidské spotřebě – Část 2: Navrhování. 2005-10. ČNI. Praha.
[10] ČSN EN 89. Zásobníkové ohřívače vody na plynná paliva k přípravě teplé pitné (užitkové) vody. 2015-12.
[11] BAJGAR, M.: Otázky 2019/8. Topenářství instalace, 2019, roč. 53, č. 8, s. 16–17. ISSN 1244–0906. Dostupné z <http://www.topin.cz/clanky/otazky- 2019-8-detail-7856 >.
[12] BAJGAR, M.: Zpětné klapky v okruzích teplé vody. Topenářství instalace, 2017, roč. 51, č. 6, s 48–51. ISSN 1244–0906. Dostupné z <https://www. topin.cz/clanky/zpetne-klapky-v- okruzich-teple-vody-detail-2429>.
[13] ČÍHAL, Z.: Příčiny možného kolísání tlaku v soustavách s uzavřenou expanzní nádobou. Topenářství instalace, 2017, roč. 51, č. 8, s. 72–75. ISSN 1244–0906. Dostupné z <http:// www.topin.cz/clanky/priciny-mozneho- kolisani-tlaku-v-soustavach-s-uzavrenou-expanzni-nadobou-detail-3200>.
[14] DOUBRAVA J.: Čerpadlo – na přívod nebo na zpátečku? Topenářství instalace, 1996, roč.: 30, č. 1, s. 56–58. ISSN 1244–0906.
[15] DOUBRAVA J.: Vyvažování potrubních sítí (2. přeprac. a rozšíř. vyd.). Tour & Andersson Hydronics, spol. s r.o., Praha 1997, 80 s.
[16] VAVŘIČKA, R., a kolektiv: Příprava teplé vody, Sešit projektanta č. 3. STP – OS 02 – Vytápění. Praha 2017, 182 s. ISBN 978-80-02-02713-3
[17] VAVŘIČKA, R., VRÁNA, J.: Předpisy pro instalaci pojistného ventilu. Topenářství instalace, 2019, roč. 53, č. 1, s. 32–39. ISSN 1244–0906. Dostupné <http://www.topin.cz/clanky/predpisy-pro-instalaci-pojistneho-ventilu-detail-5947>.
[18] Návod k instalaci a použití hydraulického vyrovnávače. IVAR CS, spol. s r. o., http://www.ivarcs.cz, 5. 5. 2006

---

Can a new gas boiler room be without operational problems?

In the form of questions and answers author of the article draws attention to the numerous difficulties in the reconstruction or establishment of a new gas boiler room, which may be encountered by the investor and especially the community of apartment owners or housing cooperatives.

The author draws on his rich experience in solving practical problems he has encountered in his practice.

Keywords: Gas boiler room, reconstruction, operation, qualification, heat sources combination, materials in the heating system, tender documents, project documentation, boiler room economic operation.