Zkušenosti s kondenzačním kotlem v rodinném domě

Porovnávání nákladů na vytápění a přípravu teplé vody v rodinném domě s různými zdroji tepla je vždy zatíženo specifiky, jaký se zvolí model domu, chování jeho uživatelů, klimatické poměry atd. Výsledky teoretických simulací a následného reálného provozu jsou někdy téměř totožné a někdy se rozchází i o desítky procent. Tento příspěvek si neklade za cíl být komplexní po teoretické stránce. Přináší reálné výsledky a je na čtenáři, aby si dokázal předložená data modifikovat do svých konkrétních podmínek.

V červenci roku 2009 byl v Českých Budějovicích dokončen rodinný dům, který začala obývat 4členná rodina. Jako zdroj tepla byl použit plynový stacionární kondenzační kotel Geminox THRi 1-10 B120 s integrovaným zásobníkem pro přípravu teplé vody o objemu 120 litrů. Od té doby je provoz tohoto domu sledován za účelem získání dlouhodobých poznatků.

Parametry domu

Jde o přízemní dům s obytnou vytápěnou plochou cca 115 m². Nevytápěná garáž 25 m² přiléhá k severní straně domu. Garáž je součástí zateplené obálky domu, takže v ní nemrzne.

Sedlová střecha s vazníky kryje nezateplený a nevyužívaný půdní prostor.

Ke stavbě bylo použito zdivo Porotherm SI 40 cm, z vnějšku zatepleno 14 cm minerální vaty. Celkové U = 0,17 W·m^–2·K^–1.

Základy domu byly z vnější strany zatepleny do hloubky 60 cm deskami XPS tl. 10 cm.

Okna i dveře jsou plastová od výrobce Internorm s výplní trojsklem (krypton, U = 0,5 W·m^–2·K^–1.). Celkové U = 0,9 W·m^–2·K^–1. ­Orientace oken převážně J a JZ směrem s příznivými tepelnými zisky v zimě.

Stropy místností jsou tvořeny SDK podhledy pod vazníky s výplní 32 cm minerální vaty. Celkové U = 0,12 W·m^–2·K^–1.

Podlahy obsahují izolaci EPS o tloušťce 14 cm. Vrchní vrstvu tvoří litý Anhydrit, ve kterém jsou uloženy okruhy podlahového vytápění. V celém domě je jako krycí podlahová vrstva použita keramická dlažba. Celkové U = 0,25 W·m^–2·K^–1.

Větrání je v obývacím pokoji s kuchyní řešeno lokální větrací jednotkou s rekuperací, v ostatních místnostech se větrá otevřením oken.

Celkové tepelné ztráty včetně větrání jsou podle výpočtu 4,0 kW při venkovní teplotě –15 °C.

Zdroj tepla a nastavení otopné soustavy

Zdrojem tepla je stacionární plynový kondenzační kotel Geminox THRi 1-10 B120 s přípravou teplé vody v integrovaném zásobníku o objemu 120 litrů. Nastavení regulátoru:

• Teplota komfortní 23 °C (7 až 17 hodin)
• Teplota útlumová 21,5 °C
• Strmost topné křivky 0,45
• Přechod z letního provozu na zimní při vnější teplotě 13 °C

Z řídicí jednotky kotle bylo zjištěno, že průměrný počet startů kotle za rok je cca 2000. Většinu startů kotle vyvolává potřeba přípravy teplé vody. Nízký počet startů kotle snižuje spotřebu plynu.

Spotřebu na přípravu teplé vody odhaduji podle letních spotřeb, kdy se nevytápí. Jak rostou děti, roste mírně i spotřeba teplé vody. Platby za spotřebovaný plyn se pohybovaly v rozmezí 12 až 15 tis. Kč.

V roce 2014 jsem naměřil celkovou spotřebu elektřiny kotle 260 kWh, v odběrové sazbě D25d jde o částku nepřesahující 1000 Kč.

Při zapnutém vlivu vnitřní teploty na regulaci výkonu kotle využívám funkci rychlého útlumu, při kterém se čerpadlo po přechodu na útlumovou teplotu hned vypne a snižuje spotřebu elektřiny.

V domě je nastavena poměrně vysoká komfortní teplota 23 °C. Útlumovou teplotu jsem rovněž nastavil poměrně vysoko na 21,5 °C, aby při větších mrazech vzhledem k větší setrvačnosti podlahového vytápění dům nevychladl přes noc pod 21 °C.

Teplota přechodu léto/zima byla nastavena na 13 °C proto, aby se v přechodném období na jaře a na podzim dům zbytečně nepřetápěl, protože jsou dostatečné solární zisky a v tomto období má celý dům velmi malou tepelnou ztrátu, i pod 1 kW. Při velmi chladném létě však není problém, aby kotel v případě potřeby automaticky přitopil.

Průměrný výkon kotle v tabulce ilustruje skutečnou tepelnou ztrátu domu při dané venkovní teplotě včetně ztrát větráním i tepelných zisků (vnitřních i solárních). Po většinu topné sezóny je výkon kotle blízko jeho minimálnímu výkonu v rozmezí 1 až 2 kW. Průměrná teplota v topné sezóně je v ČB kolem 2 °C.

Reálné chování kotle je takové, že po skončení nočního útlumu v 7 hodin ráno najede vyšším výkonem v rozsahu cca od 30 do 60 % v závislosti na venkovní teplotě a postupně moduluje svůj výkon během několika hodin dolů až k minimálnímu potřebnému.

Teplota v domě plynule roste z 21 °C k nastavené komfortní teplotě 23 °C. V 17 hodin pak přepnutí do útlumu kotel na určitou dobu odstaví. Vlivem akumulace tepla ve stavebních konstrukcích domu a jeho vybavení dům velmi pomalu chladne.

Pokud jsou během topného období slunečné dny, není kotel v provozu po celý interval od 7:00 do 17:00 hodin, ale díky úsporným funkcím regulace vytápění přeruší, pokud interiérová teplota stoupne nad 23 °C.

Teplota otopné vody se během topné sezony pohybuje od cca 26 °C do 38 °C. Teplota podlahy pak dosahuje od 24 °C do krátkodobých maxim 32 °C. Při běžných zimních teplotách kolem 0 °C, kdy má otopná voda teplotu cca 32 °C a podlaha cca 27 °C.

Kotel takto nastavený je schopen celoročního automatického provozu bez zásahu obsluhy s výborným teplotním komfortem a přitom velmi úsporného provozu v domě, jehož tepelná ztráta odpovídá aktuálním požadavkům na energeticky úspornou výstavbu.

Tepelná ztráta domu

O svých zkušenostech hovoří investor a provozovatel p. Jukl. Zvolené vnitřní teploty jsou mírně nadstandardní. Pokud by regulace byla nastavena na normativní hodnoty, spotřeba plynu by mohla klesnout o přibližně 10 %. Neřeším dokonce ani přepínání na trvalý útlum, když na několik dní odjíždíme. Ani nevypínám přípravu TV.

V původním projektu výpočet v technické zprávě uváděl bez podrobností celkovou potřebu tepla (včetně větrání) 6018 W a byl stanoven součtem ztrát jednotlivých místností. Podlahové vytápění (včetně dvou žebříků v koupelně) bylo nadimenzováno na výkon 8410 W. Předpokládaná spotřeba plynu byla 1730 m³ ročně. Těsně před stavbou byl projekt z pohledu izolací výrazně posílen, i s cílem omezit na minimum tepelné mosty.

Při návrhu doplnění izolací jsem postupoval zjednodušenou obálkovou metodou, která však poskytla dobrou shodu s reálnou spotřebou plynu na vytápění v týdenních průměrech. Výpočtovou venkovní teplotu jsem uvažoval –15 °C a vnitřní 20 °C. Teplotu podloží pod domem 5 °C a v garáži 0 °C (reálně tam nemrzne díky 30 m² společné zdi s domem). Vytápěný objem je 300 m³.

Dosadil jsem do výpočtu původní parametry domu a dospěl k tepelné ztrátě prostupem 4460 W a větráním bez rekuperace 1500 W (dle zjednodušeného výpočtu na TZB Info), celkem 5960 W (naprostá shoda s původním projektem).

S posílenými izolacemi a lokálním rekuperačním větráním v cca polovině domu (kuchyně + obývací pokoj) pak vyšla tepelná ztráta 3020 W prostupem a 1000 W větráním, celkem 4020 W, tj. o třetinu menší. Mojí snahou bylo vybalancovat tepelné ztráty podlahou, stěnami, okny a stropem a odstranit systematické tepelné mosty. Přízemní dům má větší ochlazovanou obálku, ale pohodlí bydlení v jedné rovině bez prahů bych se nevzdal. Mezi důležité detaily bych zmínil navazující zateplení základů a zateplení fasády, dále přetažení vaty ve stropě až přes věnec a zateplení fasády, tj. ne pouze mezi obvodovými stěnami. Použita byla izolace v kapsách cihel ostění oken i dveří.

V tab. 3 uvádím hodnoty ztrát jednotlivých konstrukcí při výpočtové teplotě v původním a upraveném projektu.

Pro každou konstrukci je použit vzorec
P (okamžitá ztráta) = U x DT x S (plocha)

Závěr

Směrnice o Ekodesignu omezí nepřímou cestou od konce září nabídku nekondenzačních kotlů na trhu. Kromě teoreticky zdatných provozovatelů bude většina ostatních shánět informace, zkušenosti, co taková modernizace představuje. Některé poskytuje tento článek.