Současný neutěšený stav domácích kotelen na pevná paliva

Před rokem schválený Národní program snižování emisí si klade za cíl do roku 2014 radikálně snížit emise škodlivin v sektoru vytápění veřejných objektů a domácností. Hlavním zdrojem škodlivin v tomto sektoru jsou malé domovní kotelny na pevná paliva, protože statisíce domácností u nás je, a dlouhou dobu ještě bude, závislých na vytápění pevnými palivy. Podle statistik MPO je v malých zdrojích znečišťování ovzduší spáleno ročně více jak 3 mil. tun biomasy a 1,8 mil. tun uhlí. Pokud pak hovoříme o domovních kotelnách, jsou míněny především kotelny s teplovodními kotli do výkonů 50 kW. Technické požadavky na kotle tohoto druhu stanoví od roku 2000 ČSN EN 303-5. Dle této normy jsou teplovodní kotle na pevná paliva rozděleny do 3 základních tříd (viz tab.1).

Tab.1 Mezní hodnoty emisí CO, prachu a účinností kotlů do 50 kW - minimální účinnost je funkcí logaritmu
jmenovitého výkonu, proto menší hodnoty v tabulce platí pro výkon 5 kW, vyšší naopak pro výkon 50 kW

Při pohledu do tabulky jsou vidět markantní rozdíly mezi jednotlivými třídami v účinnostech, ale také v mezních hodnotách emisí CO, které významně napovídají o úrovni spalování a tedy i míře znečišťování ovzduší. Současným nárokům na moderní zdroje tepla odpovídají pouze kotle 3. třídy, což jsou především automatické kotle (samočinná dodávka paliva) a kotle zplyňovací. Dá se předpokládat, že po roce 2014 budou moci být uváděny do provozu pouze kotle této kategorie (nebudou-li požadavky ještě zpřísněny). Nicméně jedná se o kotle poměrně drahé a proto také méně rozšířené. Pokud se dle statistiky Asociace podniků topenářské techniky v roce 2007 prodalo přibližně 40 tis. kotlů na pevná paliva do výkonu 50 kW , pak kotle 3.třídy tvořily z tohoto množství necelou čtvrtinu (cca 8,5 tis.). Nejlevnějšími a tedy i nejprodávanějšími jsou odhořívací ocelové a prohořívací litinové kotle s ruční dodávkou paliva, které jsou však hlavní příčinou vysoké míry znečištění ovzduší především na našem venkově. V tab.2 jsou uvedeny reálné hodnoty emisí CO, prachu a účinnosti pro jednotlivé typy kotlů při běžném provozu. Údaje jsou zpracovány pro nejrozšířenější typy paliv do těchto kotlů (vzhledem k ceně jsou černé uhlí a koks využívány v domovních kotelnách současnosti již minimálně).

Jaký je tedy reálný stav našich domovních kotelen? Více jak půlmiliónu jich je osazeno kotli zařazenými do 1. nebo 2.třídy, kotle 3.třídy pak tvoří dle střízlivého odhadu méně jak 10% z celkového množství.

Popišme si krátce jednotlivé druhy kotlů. Mezi nejlevnější (pořizovací cena cca 25 tis. Kč) a nejrozšířenější patří litinové kotle. Převážně se jedná o kotle s ruční dodávkou paliva s prohořívacím způsobem spalování. Spaliny procházejí celou vrstvou paliva a to postupně v násypce prohořívá celé. Výkon se dá regulovat prakticky pouze výškou (množstvím) paliva v násypce a regulací sání spalovacího vzduchu. Vzhledem k velkému množství žhavého paliva je však možnost regulace značně omezena. Tyto kotle byly původně konstruovány pro spalování koksu a vhodné jsou pouze pro paliva s nízkým obsahem prchavých látek (koks, černé uhlí), respektive velké kusové dřevo, které uvolňuje prchavé látky postupně a dlouho nahořívá. Naopak v žádném případě nejsou vhodné pro spalování hnědého uhlí, které rychle nahořívá v celé vrstvě, rychle uvolňuje prchavé látky a ty následně nestačí v kotli vyhořet. Vedle průměrné provozní účinnosti na hranici 50% se to projevuje především tmavým kouřem, který vychází po značnou část topení z komína. Bohužel díky relativně nízké ceně je právě hnědé uhlí v těchto kotlích páleno. Stejný efekt nastane při spalování vlhkého, či různě znehodnoceného palivového dřeva. Ač nejrozšířenější, emisně se řadí tyto kotle do nejhorší 1.třídy.

Ocelové kotle s ruční dodávkou paliva jsou převážně kotle odhořívací s posuvným roštem. Palivo odhořívá ve spodní části násypky a spaliny jsou odváděny do výměníku mimo vrstvu paliva v násypce, což umožňuje vedle černého uhlí spalovat také hnědé uhlí a drobnější kusové dřevo a dřevní odpad. Vzhledem k tomu, že nenahořívá celá vrstva paliva v násypce, lze tyto kotle snáze řídit regulací tahu přisávání primárního a sekundárního vzduchu. Nicméně míra regulace je opět nedostatečná a předimenzování zdroje má za následek časté "přiškrcování" provozu (omezení přívodu spalovacího vzduchu k již nahořelé vrstvě paliva) a tedy stejný "kouřový" efekt, jako při nevhodném topení v prohořívacích kotlích. Proto se reálná účinnost těchto kotlů pohybuje na hranici 65%. Emisně dosahují zařazení převážně do 2.třídy. Značné rozšíření těchto kotlů je dáno jejich pořizovací cenou, která se pohybuje okolo 20 tis. Kč.

Zplyňovací kotle představují moderní technologii spalování pevných paliv s ručním přikládáním, především pak kusového dřeva a briket, existují však také kotle pro kombinované spalování uhlí (kostka) a dřeva. Jejich relativní nevýhodou je pořizovací cena za hranicí 40 tis.Kč a podmínka spalování paliva o vlhkosti do 20%, což u dřeva znamená poměrně velké nároky na skladovací prostory. Spalování vlhkého dřeva a špatné zapojení kotle bez regulovatelného kotlového okruhu (čtyřcestný ventil, Laddomat) má za důsledek nízkou životnost kotlů díky nízkoteplotní korozi. Jejich reálná účinnost se pohybuje na hranici 75%, nejmodernější kotle však dosahují maximální účinnosti blížící se 90%. Emisně dosahují tyto kotle minimálně 2.třídy, většina současně vyráběných kotlů je zařazena již do 3.třídy.

Nejmodernější technologii spalování pevných paliv představují tzv. automatické kotle, což jsou kotle se samočinnou dodávkou paliva do topeniště. Určeny jsou především pro paliva o velikosti do 3 cm, tedy uhlí zrnitosti ořech2 a pelet. Značná automatizace provozu umožňuje vysoký komfort vytápění blížící se vytápění plynem. Možnost několikadenního nepřetržitého topení podstatně zvyšuje tepelnou pohodu ve vytápěném objektu, který není vystaven periodickému ohřívání a opětovnému vychládání. Ceny automatických kotlů jsou řádově více než trojnásobné oproti obyčejným litinovým a ocelovým kotlům, jejich reálná účinnost však v celém režimu spalování (regulovatelný rozsah výkonů 30 - 100 %) u většiny výrobků přesahuje 80%, nejmodernější peletové dosahují provozní účinnost na hranici 90%. Emisně několikanásobně podkračují limity pro kotle třídy 3 a většina současných "automatů" bez problémů již nyní splňuje technické požadavky, které by měly platit pro kotle na tuhá paliva po roce 2014.

Pokud shrneme výše uvedená fakta, je jasné, že stávající stav domácích kotelen na pevná paliva je neutěšený. Nevyhovující kotle jsou současně těmi nejlevnějšími a tedy i nejrozšířenějšími mezi sociálně nejslabším obyvatelstvem, které nemá prostředky na pořízení vyhovujících drahých kotlů. Situaci navíc ve většině případů zhoršuje zcela nevyhovující napojení kotlů na otopnou soustavu, kdy např. provoz na akumulační nádrž je stále ještě okrajovou záležitostí. Z ekonomického, ale i technického hlediska je nemožné v dohledné době nahradit statisíce kotlů na pevná paliva kotli plynovými či tepelnými čerpadly. Úvahy na toto téma jsou pouze zbožným přáním zcela odtrženým od reality. Navíc i zběžně sečtělému pozorovateli je jasné, že v současné nestabilní politické situaci ve světě bude stejně nestabilní cena plynu a elektřiny, takže i po případném výrazném zdražení (či ekologickém zdanění) uhlí bude toto palivo v dohledné době nejlevnějším a pro sociálně slabší nejpřístupnějším. Případné tvrdé sankce za neplnění emisních limitů v budoucnu povedou spíše než k nápravě k vyhrocení sociální situace v ekonomicky slabších regionech. K řešení (nikoliv vyřešení) tohoto problému by zajisté pomohl citlivý přístup a podpora všech moderních technologií, které by minimalizovaly negativní dopad vytápění domácností na životní prostředí. Nicméně cílem tohoto pojednání bylo popsání současného stavu a nikoliv hledání řešení. To je téma na samostatnou kapitolu a hodně by o tom měla napovědět pravidla, která pro malé kotelny chystá MŽP.

Závěrem bych rád poznamenal, že je u nás doposud řešen a medializován pouze problém teplovodních kotlů ústředního vytápění. Ovšem podle zkušeností z Německa, či Švýcarska, jsou stále větším problémem lokální topidla (krbová kamna a krbové vložky), která jsou využívána jako doplňkový zdroj tepla. Vzhledem k jednoduchosti spalovacího a dohořívacího prostoru však emitují podstatně více jemného polétavého prachu oproti sofistikovaným teplovodním kotlům a např. ve Švýcarsku se výrazně podílejí na zvýšení emisí této škodliviny.