Konference Vytápění 2021, den druhý – biomasa a spalinové cesty, vytápění hal a sportovišť, kontroly vytápění

SEKCE D – ZDROJE TEPLA A SPALINOVÉ CESTY

Odborný garant: Ing. Roman Vavřička, Ph.D.

Bezpečný a efektivní provoz spalovacích zdrojů tepla je podmíněn správným návrhem spalinové cesty. Tu určují základní okrajové podmínky návrhu komínů v návaznosti na typ zdroje tepla, jak o nich hovořil Ing. Miroslav Drobník. A to nejen s ohledem na provoz zdroje tepla, ale i vliv na stavební konstrukci budova včetně jejího okolí.

Obr. Posouzení požární odolnosti tzv. z vnějšku ven je zásadní pro šíření požáru mezi různými požárními úseky. Nebezpečí se nevyplatí podceňovat ani v rodinném domě s možností šíření požáru do podkrovního prostoru, ve kterém bude i z neznalosti majitele domu uskladněn nejrůznější hořlavý materiál.

„Pokud tedy návrhem komínu chceme předejít problémům na stavbě, musíme také zohlednit:

• vliv sousedních objektů a vliv na sousední objekty,
• požární bezpečnost stavby,
• návrh způsobu kontroly a čištění.“

V praxi setkáváme s nepochopením podstaty třídění komínů na samostatné a společné, uvedl Ing. Jiří Vrba. Samostatný komín je ten, který odvádí spaliny jen od jednoho spotřebiče paliv, a to samostatným kouřovodem a samostatným komínovým průduchem. Je-li spotřebičů více, ať již na jednom podlaží (i kaskáda kotlů se spojenými kouřovody do jednoho komínového průduchu) nebo na více podlažích, jde o komín společný.

„Pro návrhy spalinových cest máme dnes k dispozici výpočtové programy, které jsou schopny poskytnout podrobné výsledky o průběhu tlaků a teplot v každém úseku spalinové cesty. Obecně se hodnotí tyto kritické stavy:

1. všechny spotřebiče pracují na plný výkon,
2. všechny spotřebiče kromě horního na plný výkon – v tomto stavu nesmí dojít k nepřípustnému přetlaku vůči neprovozovanému spotřebiči,
3. v provozu pouze spodní spotřebič na minimální výkon,
4. v provozu všechny spotřebiče na minimální výkon.

Stavy 1 až 3 se použijí pro ověření splnění tlakových podmínek, stav č. 4 slouží k ověření teplotní podmínky v komínovém ústí.“

Aktuálně probíhají ve velkém rozsahu generační výměny atmosférických nebo turbo plynových kotlů napojených v bytových domech na společný komín za kondenzační. Ideální je shoda na společném postupu výměn kotlů ve všech bytech současně.

Toto je základní motto přednášky Ing. Libora Seidla: „Konstrukce komínů společně s topidly prošly v poslední době vlivem zvyšujících se požadavků na hospodaření s energiemi a využívání obnovitelných zdrojů výrazným technickým rozvojem. To se odrazilo i v požadavcích na výrobu, realizaci i provoz systémů vytápění s důrazem na jejich bezpečný provoz … Každým rokem vypukne v České republice kolem 300 požárů způsobených závadami na komínech a spalinových cestách a zanedbáním jejich pravidelného čištění a údržby.“ A k tomu je nutné doplnit odhadnutý počet závad mezi jedním a dvěma tisíci odhalených při kontrolách a čištění. Proto je zásadní věnovat maximální pozornost nejen provozním parametrům napojeného spotřebiče paliv, ale i správnému návrhu a realizaci komína s ohledem požární bezpečnost.

Přečtěte si také Co nás zaujalo na 26. konferenci VYTÁPĚNÍ 2021 – den první Přečíst článek

S výměnou plynových spotřebičů souvisí i revize spalinových cest, zdůraznil Ing. Jaroslav Schön. Základní právní úpravou oblasti požární ochrany a provozní bezpečnosti při provozu spalinových cest se po 1. lednu 2016 stala část třetí zákona o požární ochraně č. 133/1985 Sb., konkrétně § 43 a násl. a vyhláška č. 34/2016 Sb. o čištění, kontrole a revizi spalinové cesty. Dále jsou požadavky na spalinové cesty uvedeny ve vyhlášce 23/2008 Sb. o technických požadavcích na požární bezpečnost staveb a ve vyhlášce 268/2009 Sb. o technických požadavcích na stavby a v některých dalších právních předpisech.

Normové požadavky na spalinové cesty jsou uvedeny v technických normách zařazených podle následujících třídících znaků:
třída 73 … Navrhování a provádění staveb
skupina 08 … Požární bezpečnost staveb
skupina 42 … Funkční díly stavebních objektů

Podrobné rozpracování provádění revize spalinové cesty včetně názvosloví je uvedeno v Technických pravidlech TPK 05–01 Revize spalinových cest, které vydalo Společenstvo kominíků ČR jako pravidla správné praxe registrovaná u Hospodářské komory České republiky.

O kontrolách systémů vytápění, konkrétně o hodnocení účinnosti spalovacích zdrojů tepla hovořil Ing. Zdeněk Lyčka. Podle vyhlášky č. 194/2013 Sb. o kontrole kotlů a rozvodů tepelné energie šlo použít tzv. přímou nebo nepřímou metodu. Novela zmíněné vyhlášky počítá s úpravou metodiky určování tepelných ztrát, která vychází z předpokladu, že energetičtí specialisté by měli zjišťovat účinnosti i u malých a středních spalovacích zdrojů tepla tzn. s jmenovitým tepelným výkonem nižším než 1 MW, tj. tedy především teplovodních a horkovodních spalovacích zdrojů tepla. „Nová metodika stále počítá s určením tepelné ztráty přímou metodou v případě, že k tomu má energetický specialista k dispozici dostatek relevantních dat. V případě, že tomu tak není, vychází navržená metodika stanovení účinnosti nepřímou metodou z předpokladu, že u malých a středních spalovacích zdrojů tepla je při běžné kontrole jedinou fyzicky reálně zjistitelnou tepelnou ztrátou komínová ztráta, která je u těchto zdrojů také nejvýznamnější tepelnou ztrátou. Přijatelnost nastavení spalovacího procesu je kontrolována změřením koncentrace CO ve spalinách. Celkové tepelné ztráty jsou poté stanoveny jako součet komínové ztráty zjištěné měřením a ostatních dílčích tepelných ztrát, zahrnutých do konstantního parametru Z. Vypočtená celková tepelná ztráta musí být nižší než tepelná ztráta referenční, kterou bude stanovovat vyhláška. Použití navržených konstantních parametrů Z je možné za předpokladu, že zjištěná koncentrace CO je nižší, než koncentrace referenční, která bude opět stanovena vyhláškou.“

Ing. Jakub Vrána, Ph.D., informoval o přípravě revize TPG 704 01 – Požadavky na domovní plynovody.

„Revize technických pravidel TPG 704 01 si klade za cíl vytvořit ucelený předpis pro odběrná plynová zařízení provedená ze všech materiálů potrubí povolených pro domovní plynovody. Revidovaná TPG 704 01 budou i nadále obsahovat také požadavky na umísťování plynových spotřebičů. Do revidovaných TPG 704 01 budou zapracovány požadavky na:

• plynovody z mědi uvedené dosud v TPG 700 01,
• plynovody z vícevrstvých trubek uvedené dosud v TPG 704 03,
• plynovody z vlnovcových ohebných trubek z korozivzdorné oceli uvedené dosud v PTN 704 04–1.2.

Dále budou zapracovány požadavky na dodatečné utěsňování domovních plynovodů uvedené dosud v TDG 704 02 a požadavky na spalinové cesty od plynových spotřebičů uvedené dosud v TPG 941 02.“

Obr. Navržené rozdíly jsou patrné mezi pojmenováním úseků v případě jednoho a nebo více odběratelů plynu.

SEKCE E – VYTÁPĚNÍ VELKOPROSTOROVÝCH A PRŮMYSLOVÝCH OBJEKTŮ

Odborný garant: Ing. Ondřej Hojer, Ph.D.

Ing. Ondřej Hojer, Ph.D. uvedl příklad použití normy ČSN EN 15316-4-8, navržené pro posuzování energetické náročnosti plynových spotřebičů používaných pro vytápění velkoprostorových objektů. „V tomto případě bylo provedeno ověření na případu vytápění průmyslové haly o rozměrech 66 × 18 × 6 m. Tepelná ztráta byla stanovena 75 kW, při vnitřní teplotě 18 °C. Pro vytápění bylo zvoleno postupně pět různých otopných soustav, světlé plynové zářiče, tmavé vysokoteplotní plynové zářiče, tmavé nízkoteplotní plynové zářiče, plynové teplovzdušné jednotky a pro srovnání i vodní sálavé panely.“ Výsledky poukázaly na možnou nejednoznačnost výsledků, případně až evidentně mylné závěry, přičemž velký potenciál pro chybu vytváří dlouhý výpočetní časový interval nerespektující krátkodobé změny. Autor uvádí, že velkou pomocí pro praxi by bylo zavedení komplexního komerčního software na trh.

Rychlost reakce teplosměnných ploch na změnu jejich výkonu se běžně posuzuje pomocí parametrů τ63 a τ90. Tyto parametry udávají dobu, za kterou je dosažen konkrétní relativní výkon při náběhu dané otopné plochy. Jedná se tedy o diskrétní hodnoty, které charakterizují výkon či povrchové teploty v čase s uvažováním přechodové charakteristiky 1. stupně, což je u masivnějších otopných ploch nepřesné. Doc. Ing. Ondřej Šikula, Ph.D. a doc. Ing. Michal Krajčík, Ph.D. ve svém příspěvku Nové parametry pro hodnocení dynamického tepelného chování velkoplošných sálavých systémů ukázali, že v případě sálavých systémů není použití uvedených parametrů vhodné. Popsali výpočet nových, alternativních ukazatelů tepelného chování sálavých systémů nazývaných efektivita ukládání tepla „Heat Storage Efficiency“ (HSE), efektivita přenosu tepla „Heat Transfer Efficiency“ (HTE) a efektivní tepelný výkon „Effective Thermal Output“ (ETO) a porovnali je s tradičními ukazateli, kterými jsou doba zpoždění a odezvy. „Jakékoli časové charakteristiky tohoto typu (τ63 a τ90) jsou sice relativně dobře představitelnými parametry, ale jejich závislosti jsou poměrně variabilní, a to i pro jeden případ otopné plochy, čímž klesá jejich schopnost univerzálněji vypovídat o jejím dynamickém tepelném chování. Jako alternativní parametry pro srovnání dynamiky otopných ploch lze použít HTE a ETO.“

Přečtěte si také Vytápění průmyslových hal a velkých objektů Více k tématu

V příspěvku Rozbor přestupu tepla od zabudovaných sálavých otopných ploch u místností s podhledy autorů Ing. Anton Nosov a Ing. Ondřej Hojer, Ph.D. bylo uvedeno, že „integrací kazet do podhledů dochází ke snížení topného i chladicího výkonu v řádu mezi 20 a 40 %“. Autoři provedli rešerši různých výrobků více výrobců.

Cílem rešerší bylo ukázat k jakým podkladům se projektanti mohou dostat a jaké problémy tím pádem mohou mít při navrhování. Problém je, že pokud má mít výrobce všechny údaje dostupné, měl by si všechny kombinace nechat naměřit, což znamená, pokud má širší portfolio i desítky měření (vytápění/chlazení, s izolací/bez izolace, integrované ve stropě/samostatně zavěšená kazeta, a to u každého typu výrobku).

Z rešerše topných výkonů vyplynuly následující poznatky:

• výrobců, kteří by poskytovali všechny údaje je naprosté minimum;
• volně zavěšené kazety mají o 20 až 25 % vyšší topný výkon než kazety integrované do podhledu v případě, že se jedná o kazety s izolací;
• volně zavěšené kazety mají o 35 až 50 % vyšší topný výkon než kazety integrované do podhledu v případě, že se jedná o kazety bez izolace;
• navýšení celkového výkonu odebráním izolace u kazet integrovaných do podhledu je minimální (do 5 %);
• navýšení celkového výkonu odebráním izolace u samostatně zavěšených kazet tvoří cca 15 až 25 %.

Z rešerše chladicích výkonů vyplynuly následující poznatky:

• výrobců, kteří by poskytovali všechny údaje je naprosté minimum;
• volně zavěšené kazety mají o 15 až 20 % vyšší chladicí výkon než kazety integrované do podhledu v případě, že se jedná o kazety s izolací;
• volně zavěšené kazety mají o 20 až 40 % vyšší chladicí výkon než kazety integrované do podhledu v případě, že se jedná o kazety bez izolace;
• navýšení celkového výkonu odebráním izolace u kazet integrovaných do podhledu je minimální (do 5 %). U jednoho výrobce však navýšení ukazuje na 35% nárůst;
• navýšení celkového výkonu odebráním izolace u samostatně zavěšených kazet tvoří cca 15 až 40 %

V závěr je zdůrazněno, že „Hodnoty topných a chladicích výkonů integrovaných do podhledů a samostatně zavěšených, izolovaných a neizolovaných není možné v návrhu zaměňovat.“

Příklad vytápění logistického centra tepelnými čerpadly vzduch-voda s podlahovým vytápěním představil Ing. Petr Polívka. „Otopná soustava skladové haly je tvořena průmyslovým podlahovým vytápěním. Průmyslové podlahové vytápění je instalováno bez jakékoli spodní izolace. Při výstavbě hal podobných rozměrů se jedná o běžnou praxi, protože pod objektem se vytvoří tzv. teplotní oko, které zajistí stabilní teplotu podloží a tepelný tok směrem do zeminy se minimalizuje. Teplotní oko se vytvoří pod budovou i v případě izolované desky, ve finálním porovnání desky s izolací a bez izolace se teplotní oko liší svojí hloubkou, a tedy plochou předávající teplo na pomyslné ploše kulového tvaru. S ohledem na investiční cenu izolační materiálu s vysokou únosností a snížení provozních nákladů jejich instalací je výhodné u výstavby hal podobného typu volit variantu bez izolace. Podmínkou pro instalaci betonové desky bez izolace je nepřítomnost spodní vody do hrany 2 m pod budovou.“

„Ze získaných dat (5 let provozu) můžeme s jistotou tvrdit, že při výpočtu tepelné ztráty větráním u novostaveb průmyslových hal určených ke skladování není nutné uvažovat půlnásobnou výměnu vzduchu přirozeným větráním. Dalším důležitým poznatkem, který plyne ze zkoumaných údajů, je venkovní výpočtová teplota. Záměrně byl pro hodnocení vybrán nejchladnější den otopného období na přelomu let 2020/2021, které je hodnoceno jako jedno z nejchladnějších posledních let. I přes tuto skutečnost je průměrná venkovní teplota v nejchladnějším dni pouze −9,2 °C. Tato zjištění vedou k závěru, že s ohledem na normu pro výpočet tepelných ztrát můžeme citlivě zasáhnout zejména do tepelné ztráty větráním, která u podobného typu hal nepřesahuje hodnotu 0,2 h^-1.“

Ing. Anna Predajnianska zastoupila i spoluautory prof. Ing. Jána Takácse, PhD. a doc. Ing. Daniela Kalúse, PhD. při prezentaci příspěvku Využitie odpadového tepla z termálnych kúpalísk v aktívnej tepelnej ochrane budov. Geotermální voda má poměrně vysokou teplou, i nad 100 °C a zpravidla obsahuje více tepelné energie, než je možné využít v areálu k typickým účelům, jako je dohřev vody v bazénu, příprava teplé vody. I voda odpouštěná z bazénů obsahuje velké množství tepelné energie. S ohledem na teplotní limit max. 26 °C pro vypouštění vody do přírodních toků je možné odpadní teplo využít pro aktivní tepelnou ochranu budov. Ta je založena na temperování venkovních zdí do ní vloženými velkoplošnými teplovodními systémy. Ty mohou být jak blíže vnitřnímu povrchu stěny, tak i vnějšímu. Vzhledem k tvrdosti odpouštěné vody a obsahu nečistot se předpokládá vložení výměníku tepla. Zajímavým aspektem je zvýšení podílu využití obnovitelných zdrojů energií v areálu i bez investice do tepelného čerpadla pro zvýšení teploty otopné vody.

Přečtěte si také Konference Vytápění 2021 – vodík ve vytápění, použití materiálů PCM, předávací stanice Přečíst článek

Obr. Příklad schématu využití tepla z odpadní vody odpouštěné z bazénu v systému aktivní tepelné ochrany budov

Komplexní přístup k vytápění tělocvičen podle příspěvku Ing. Martina Kotrbatého, Marka Šíly a Ing. Ondřeje Hojera, Ph.D. zahrnuje nejen optimalizovaný návrh otopných ploch, ale musí zohlednit i požadavky s ohledem na druhy sportů, na osvětlení, akustiku, větrání, investor může požadovat různě barevné řešení atp. Jedním z nejvhodnějších způsobů vytápění pro tento typ objektů jsou vodní sálavé panely. Nesmí se však opomenout i jejich specifické vlastnosti.

Podle prof. Ing. Dušana Petráše, PhD. zahrnují se nové trendy ve vytápění průmyslových halových objektů projevují celém cyklu, tedy: výroba tepla – distribuce tepla – předávání tepla. „Slovensko je jasným prípadom absolútnej závislosti na importe primárnych palivovo-energetických zdrojov, akými sú hlavne zemný plyn a ropa, pričom ich odber predstavuje okolo 90 % v energetickej bilancii národného hospodárstva SR… Energetická náročnosť stavebného fondu je v súčasnosti na Slovensku jedným z najzávažnejších problémov, pretože približne 2/3 budov, bolo postavených z materiálov a technológiami, ktoré nepoužívali tepelnú izoláciu. Priemerná spotreba energie na vykurovanie je v nich okolo 150 až 250 kWh.m^-2, čiže 5 až 10 krát horšia ako vyžadujú súčasné tepelno-technické normy.“