Kotel je srdcem vytápění a ohřevu teplé vody v každém rodinném domě. Proto současně se stavbou nového domu řešíme i jakým kotlem dům vybavíme. Nabídka na trhu je veliká, ale jaké vlastnosti by měl mít náš ideální kotel?
Základní otázka, kterou si musíme položit je, jakým palivem bychom chtěli topit a jakou účinnost by naše zařízení pro vytápění mělo mít. Ideální by bylo, aby kotel spaloval cokoliv, to je však možné pouze v klasickém kotli s pevným roštem, v němž shoří vše co se do něj nasype. V tomto případě však o účinnosti zařízení, kvalitním spalování, komfortu obsluhy či dokonce o ekologii nemůže být ani řeč. Pokud však chceme hovořit o moderním ekologickém kotli s pohodlným obsluhovacím procesem, musíme zvolit kotel automatický.
Při výběru kotle se většinou v první řadě řeší otázka - jaké palivo je na trhu nejlevnější. V současné době je asi nejlepším řešením zakoupit automatický kotel, který spaluje uhlí a pelety. Uhlí jako domácí surovina bude pravděpodobně nejlevnější. Evropská směrnice EU č. 2003/96/ES zavádí ekologické daně na paliva, elektřinu a pohonné hmoty. Podle posledních informací budou energie i v ČR zatížené sazbou daně, o které není ještě definitivně rozhodnuto. Jen je třeba vzít v úvahu i tuto finanční zátěž a do budoucnosti s ní počítat. Ceny energií jsou spojené nádoby, takže všechny pouze poskočí směrem nahoru a nám nezbývá než šetřit a platit. Po nasazení ekologické daně se zřejmě cena uhlí mírně zvedne a přiblíží se ceně pelet. K používání pelet je již v západní Evropě poměrně silný trend. Velmi zajímavé jsou takzvané alternativní pelety, které se vyrábějí z rostlin. Mají trošku nižší výhřevnost než pelety dřevěné, ale jsou o polovinu levnější než pelety dřevěné. Bohužel tyto peletky nehoří bez problémů v každém kotli.
Typy kotlů
Podle typu hořáku rozlišujeme několik typů kotlů. Jedním z řešení je automatický kotel s otočným roštem. Ten tvoří dvě nad sebou posazené komory, vrchní slouží jako zásobník paliva, spodní jako spalovací komora a popelník. Mezi nimi je otočný rošt, který umožňuje dokonalé spalování uhlí, pelet i dřevěné štěpky s účinností nad 80%, ale i snadné odstraňování popela. Kotle jsou regulovatelné od 30 ? 100 % a tak nepotřebují akumulační nádrže. Přikládat stačí 1 x za 1 ? 3 dny.
Roura na dřevo
Dalším typem jsou kotle s rourovým hořákem. Ty využívají principu generátorového zplynování dřeva, kdy odtahový ventilátor odsává spaliny z kotle nebo vhání vzduch do kotle. Těleso takového kotle tvoří svařenec z ocelových plechů o tlouš?ce 3-8 mm. Tvoří je násypka paliva, která je ve spodní části opatřena žáruvzdornou tvarovkou s podélným otvorem pro průchod spalin a plynů. Dohořívající prostor pod ní je opatřen keramickými tvarovkami. V zadní části těla kotlů je svislý spalinový kanál, opatřený ve vrchní části zatápěcí záklopkou. Horní část spalinového kanálu má odtahové hrdlo pro připojení na komín. Primární i sekundární vzduch systém předehřívá na vysokou teplotu, to dává vyšší účinnost hoření. Po vyhoření paliva se ventilátor automaticky vypne.
Kotel jako kovářská výheň
Posledním a nejmodernějším typem jsou kotle s retortovým hořákem. Svůj název dostaly podle toho, že princip spalování v nich připomíná hoření v kovářské výhni ? retortě. V tomto systému je z násypky hořáku palivo dopravované šnekovým podavačem, který tvoří motor s převodovkou a šnekovnice, do litinového kolena-retorty. Zde je mechanismus vytlačuje vzhůru na kruhový rošt. Retorta se nachází ve směšovači, do kterého ventilátor fouká vzduch drážkami mezi retortou a roštem, přímo do nahořelé vrstvy paliva. Pro správnou funkci hořáku je nutné drážku mezi roštem a kruhovým nadstavcem směšovače dobře utěsnit tmelem určeným pro teploty nad 1200°C. Při retortovém spalování se intenzita rozdmýchávání paliva reguluje škrtící klapkou na ventilátoru a tím se zvyšuje nebo snižuje množství spalovacího vzduchu. Popel a struska pak přepadávají přes okraje roštu do popelníku pod směšovačem. Tento typ je ideální pro spalování pelet.
Kombinovaný kotel
Tento universální kotel umožňuje spalování dřeva na principu generátorového zplynování v kombinaci s hořákem na pelety, zemní plyn nebo extra topný olej (nafta). Vše podle toho, jaký hořák do kotle zabudujeme. V případě potřeby je možnost koupit kotel bez hořáku, s tím, že si jej vyberete později nebo jej použijete z minulého kotle. To je velmi příjemná vlastnost kotle. Každý si to umíme představit, máme zahrádku a občas je zapotřebí spálit i takové ?palivo?, které automat holt nesežere.
No a tady je velmi užitečné, když kotel umí chodit i v ručním režimu. Takže si vesele přikládáme jako do normálního kotle. Až nás to přestane bavit, přepneme na automat a opět máme maximální pohodlí.
Automat poslouží
Kotle moderní doby mají velké vymoženosti. Jednou z nich je takzvaná automatická regulace kotle. Ta je velmi důležitá, ideální je takzvaná ekvitermní regulace, která dokáže komunikovat s termostatickými ventily na radiátorech. Regulace pak řídí kotel na základě porovnání venkovní teploty a teploty jednotlivých místností, takže nedochází k přetápění objektu a vy šetříte. Je obvykle levnější si takovou regulaci koupit přímo od výrobce kotle, než ji dokupovat později. Další libůstkou je samozápal kotle. Ten se používá jen u pelet nebo obilí a opět vám šetří peníze. V hořáku totiž hoří jen pokud je požadavek na vytápění. Po té kotel vyhasne a když je třeba, tak se sám opět zapálí. Nejlepší je zapalování pomocí horkého vzduchu, které je ve srovnání se zapalováním žhavící elektrodou méně náročné na elektrickou energii. Chcete-li si užívat luxusu, opatříte si kotel se zásobníkem a automatickým podavačem paliva. Zde platí jednoduchá zásada, čím větší zásobník, tím lepší. Čím nižší výhřevnost, tím větší objem paliva spotřebujete, takže pro pelety spíše zásobník větší, pro uhlí zásobník menší. U kotlů s výkonem okolo 25 kW je dobrý standard obsahu zásobníku okolo 250 metrů krychlových. Takový zásobník umožňuje v přechodových obdobích jako jaro a podzim chodit ke kotli jednou týdně. Absolutní vrchol je kotel s automatickým výběrem popele. Ten shromažďuje nádoba, do které šnek vynáší popel z kotle. Tato služba se ale nachází ve standardu kotlů v pořizovací ceně okolo 100 tisíc korun.
Aby vydržel
Kotel je investice na dlouhá léta a délka záruky obvykle vypovídá, jak moc si je výrobce jistý, že kotel něco vydrží. Na Internetu, na webech výrobců a prodejců kotlů se ale tento parametr moc neuvádí. Většina kotlů má záruku jen 2 roky. Výjimky tvoří dvojice výrobců, která jediná poskytuje v České republice záruku na kotle ve výši 5-10 let. Zásadní vliv na životnost kotle má materiál, ze kterého je výměník kotle vyroben a samozřejmě způsob provozování kotle. Základní topenářskou zásadou je, že v topné soustavě musí existovat termostatický trojcestný nebo čtyřcestný ventil, který má zajiš?ovat teplotu vratné vody do výměníku kotle minimálně 60 °C, aby v něm nedocházelo ke kondenzaci vody, tvorbě dehtů a kyselin a tím k nízkoteplotní korozi. Podle materiálu výměníku rozdělujeme kotle na litinové a ocelové. Pokud budete udržovat teplotu vratné kotlové vody na 65 stupních Celsia, pak vám ocelový výměník vydrží 15 a více let. V opačném případě vám shnije i do 4 let. Pokud chcete mít jistotu nezbývá než doporučit dražší litinový výměník, zde je záruka dlouhé životnosti. Automatických kotlů s litinovým výměníkem je ale na trhu jako šafránu.
Účinný pomocník
Automatické kotle mají účinnost od 80 do 95 procent. Obecně platí, že čím více je kotel specializovaný na dané palivo, tím lepší účinnosti se dosahuje. Nejlepší účinnosti dosahují kotle na pelety, kde většina výrobků má účinnost přes 90 procent. Nevýhodou automatů je, že v těchto kotlích si ručně nepřiložíte a dřevo ze zahrádky musíte nacpat do krbu. Ale i tak mají tyto kotle velkou přednost. Mají automatické zapalování a jsou schopny spalovat jak fosilní paliva, tak i budoucí levné palivo ? pelety. Bohužel tomu odpovídá i cena, která je pro rodinný dům obvykle nad 100 tisíc korun bez DPH. To nás vede k otázce, kolik tepla je potřeba na vytopení jednoho domu. Obvykle se přepočítává potřeba tepelné energie na 70 Watt/m2. Toto se přirozeně mění v závislosti na izolaci a výšce místností v domě mezi 50 až 100 W/m2. To znamená, že dům s vytápěnou podlahovou plochou 170 metrů čtverečních s dobrou tepelnou izolací a normální výškou stropu potřebuje topný výkon 11,9 kW energie.
Izolační paradox
Pokud dům výrazně zaizolujete a snížíte tak požadavek na výkon topné soustavy, dostanete se do určitého paradoxu. Při výběru kotle na tuhá paliva, tedy zplynovacího kotle na dřevo nebo na uhlí a dřevo, pak jejich provozování na nižší výkon škodí jejich životnosti. U kotlů na pelety je to teoreticky jedno, protože tyto kotle mají většinou nastavitelný výkon. Podle zkušebny musejí pracovat v rozmezí 30-100 % jmenovitého výkonu, takže nastavit výkon na nižší parametr není žádný problém. Existuje ale další řešení ve formě akumulačních nádrží do topné soustavy. Kromě vyřešení provozu při jejich používání klesne spotřeba paliva o 30 procent, nemusí se topit každý den, stačí obden, v přechodném období jednou za dva dny. Velkým hitem se tak stává kotel na dřevo s akumulačními nádržemi, přičemž je možné ještě do akumulační nádrže přidat elektrické patrony. Dům pak topí nárazově kotlem na dřevo a když je to výhodnější, tak elektrikou na noční proud, která je daleko levnější než zemní plyn. Kombinace zdrojů je velmi výhodná a elektřina bude vždy, lidská společnost stojí na elektřině. Ale elektřina bude do budoucna tím nejdražším čím budeme moci topit.
Pelety jako budoucnost
Přestože kotle na peletky patří k těm dražším, je to nepochybně budoucnost ve vytápění rodinných domů. Jelikož výroba pelet má ekologický aspekt, lze očekávat brzy dotace na nákup těchto kotlů. Bohužel cena pelet je výrazně ovlivňována poptávkou v západní Evropě, která žene jejich cenu vzhůru. V současnosti je třeba rozlišovat kvalitu pelet. Kvalitní peletky, takzvané bílé pelety, jsou z měkkého dřeva bez kůry. To jsou peletky, které prodáte bez problémů v Čechách, Rakousku nebo Německu. Na západě od našich hranic dokonce tankují takové peletky do cisteren a pak vám je přivezou domů k uskladnění v suchých tancích. Pak existují i tmavé peletky, tedy s kůrou nebo z tvrdého dřeva, nebo peletky vyrobené z různých odpadů jako jsou obiloviny nebo sláma. Jejich nevýhodou je, že mohou vytvářet škvarky v kotlích a spalování ztrácí komfort. Máte-li kvalitní pelety, jednou za 14 dní nebo za měsíc vyberete popel, vyčistíte kotel. Vše podle toho, jak je velký zásobník doplňující palivo. Nekvalitní pelety vytvářejí v kotli spečenec, který se postupně mění ve škvarek. Pak je třeba nejen vybírat popel, ale i vyčistit spalovací komoru. Přitom cena tmavých peletek je stejná jako bílých. V Čechách je nyní více jak patnáct výrobců, kteří prodávají peletky v cenách od 2500 do 3800 korun za tunu, tedy od 2,5-3,8 korun za kilogram. Levnější jsou pelety jen z odpadu, kdy cena jednoho kilogramu je 1,50 Kč.
Spalovači obilí
Vypěstovat energii prostřednictvím obilí může být často rychlejší, snazší i levnější, než některé jiné eticky přijatelné způsoby. Peletky z obilného šrotu jsou další silnou ekologickou alternativou. Velký objem a proměnlivé vlastnosti odpadů od třídiček a čističek zrnin neumožňují jejich využití k přímému spalování. Přesto však existuje řešení v podobě lisování těchto odpadů do podoby topných briket různého průměru. Platí přitom, že čím je průměr takového paliva nižší, tím více energie je třeba k jeho převedení do kompaktní podoby. Lisování do malých granulí s průměrem 6 až 10 mm je energeticky velmi náročné, což ubírá na energetické efektivitě celého postupu a přidává na ceně. Pro použití v automatických kotlech lze však využít i granulí (pelet) s průměrem
20 - 30 mm a pro občasné ruční přikládání v topeništích na celá polena lze využít i briket s průměrem 50 - 80 mm, jejichž lisování je energeticky nejefektivnější. Existují i lisy na brikety čtvercových nebo obdélníkových profilů, ale ve všech případech platí, že čím mají výlisky menší plochu svého průřezu, tím vyšší je spotřeba energie na jejich výrobu.
Jak se pálí zrno
K spalování obilí je potřeba speciální hořák. Keramika v hlavě hořáku totiž musí snášet teplotu do 1800 °C aniž by se tavila, praskala nebo oxidovala. Všechna semena, oves, ječmen, pšenice a další mají přirozenou ochranu proti teplu, proto je třeba spalovat obilí při vyšších teplotách, než jaké jsou třeba při spalování dřeva. Teplota v hořáku na obilí tak běžně dosahuje 1200 stupňů Celsia. Při rovnoměrném teple vydrží keramika bez problémů mnoho let aniž by praskala. Předpokládá se 10 až 20 let. Keramika hořáku je tepelně izolována následkem čehož jsou teplotní změny velmi pozvolné. To zaručuje vysokou trvanlivost a funkčnost hořáku. Nejhorší prostředí pro keramiku jsou prudké teplotní změny - rychlé ochlazení či zahřívání.
Text: Vladimír Iliev z internových zdrojů
Foto: Rioni, Ekoefekt