Může prach z venkovního vzduchu zanést výměník plynového kotle?
Prach nasátý do plynového kotle se spalovacím vzduchem z venkovního prostředí nepředstavuje s ohledem na svou velikost a vypočtené množství významný problém pro zanesení teplovodního výměníku. Měřeno bez znečištění prachem z vnitřního prostředí, například částečkami z látek, chlupy, vlasy apod.
Během provozu plynového kotle se postupně jeho teplovodní výměník zanáší pevnými nečistotami. Proto je nutný jeho pravidelný servis.
Jako jeden potenciální zdroj tohoto zanesení byl identifikován prach (PM10), který je přivedený do spalovacího zařízení ve spalovacím vzduchu. Cílem tohoto příspěvku bylo kvantifikovat skutečné množství takto nasátého prachu do kotle. Ve výpočtu není zahrnuto přídavné znečištění nečistotami z místnosti (vlasy, chlupy apod.), protože uvažované zařízení má externí přívod vzduchu (EPV) – kotel kategorie „C“.
Vstupní podmínky kvantifikace množství prachu
Tepelné ztráty vytápěných obytných budov jsou různé a zjednodušeně můžeme říci, že závisí hlavně 1) na jejich konstrukčním provedení a 2) na velikosti objektu. Aby bylo možné kvantifikaci množství prachu použít pro objekty s různou potřebou tepla, byl výpočet proveden pro různé spotřeby zemního plynu (ZP) – od 500 do 3500 m3/rok. Zjednodušený výpočet pracuje se skutečností, že na jeden metr krychlový ZP se do kotle nasaje přibližně 10 m3 spalovacího vzduchu. Tomu odpovídá roční množství vzduchu cca od 5 000 do 35 000 m3/rok.
Pro zjednodušený výpočet bylo uvažováno s průměrnou koncentrací prachu PM10 ve vzduchu na úrovni 25 μg/m3. Jedním z dílčích cílů bylo vyhodnotit, zda zvýšená koncentrace prachu v ovzduší může výrazně zvýšit množství nasátého prachu. Pro tento případ byl výpočet proveden variantně pro koncentrace prachu (PM10) 50 až 150 μg/m3. Průměrné roční koncentrace prachu PM10 jsou sledovány ČHMÚ a pro rok 2020 jsou uvedeny na mapě ČR v obr. 1.
Obr. 1. Roční průměrné koncentrace PM10 měřené ve stanicích imisního monitoringu, rok 2020
(Zdroj: ČHMI, https://www.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/isko/grafroc/20groc/gr20cz/20_04_1_PM_v2.pdf)
ČHMI uvádí i přehled aktuálních koncentrací prachu PM10 v ovzduší jak v ČR, tak v Polsku, Rakousku a Slovensku.
Vypočtené množství prachu, které je nasáto se spalovacím vzduchem do plynového kotle pro jednotlivé spotřeby ZP a znečištění spalovacího vzduchu je uvedeno v tabulce č. 1.
| Roční spotřeba zemního plynu (ZP) [m3/rok] | Objem vzduchu potřebného pro spálení 1 m3 ZP [m3/rok] | Roční spotřeba spalovacího vzduchu [m3/rok] | Průměrná koncentrace prachu PM10 v ovzduší [μg/m3] | Množství nasátého prachu PM10 ve spalovacím vzduchu [g/rok] |
|---|---|---|---|---|
| 500 | 10 | 5 000 | 25 | 0,125 |
| 1 000 | 10 000 | 0,25 | ||
| 1 500 | 15 000 | 0,375 | ||
| 2 000 | 20 000 | 0,5 | ||
| 2 500 | 25 000 | 0,625 | ||
| 3 000 | 30 000 | 0,75 | ||
| 3 500 | 35 000 | 0,875 | ||
| 500 | 10 | 5 000 | 50 | 0,25 |
| 1 000 | 10 000 | 0,5 | ||
| 1 500 | 15 000 | 0,75 | ||
| 2 000 | 20 000 | 1 | ||
| 2 500 | 25 000 | 1,25 | ||
| 3 000 | 30 000 | 1,5 | ||
| 3 500 | 35 000 | 1,75 | ||
| 500 | 10 | 5 000 | 75 | 0,375 |
| 1 000 | 10 000 | 0,75 | ||
| 1 500 | 15 000 | 1,125 | ||
| 2 000 | 20 000 | 1,5 | ||
| 2 500 | 25 000 | 1,875 | ||
| 3 000 | 30 000 | 2,25 | ||
| 3 500 | 35 000 | 2,625 | ||
| 500 | 10 | 5 000 | 100 | 0,5 |
| 1 000 | 10 000 | 1 | ||
| 1 500 | 15 000 | 1,5 | ||
| 2 000 | 20 000 | 2 | ||
| 2 500 | 25 000 | 2,5 | ||
| 3 000 | 30 000 | 3 | ||
| 3 500 | 35 000 | 3,5 | ||
| 500 | 10 | 5 000 | 150 | 0,75 |
| 1 000 | 10 000 | 1,5 | ||
| 1 500 | 15 000 | 2,25 | ||
| 2 000 | 20 000 | 3 | ||
| 2 500 | 25 000 | 3,75 | ||
| 3 000 | 30 000 | 4,5 | ||
| 3 500 | 35 000 | 5,25 |
Při roční spotřebě zemního plynu cca 2 000 m3/rok je množství prachu nasátého do vzduchového potrubí přibližně 0,5 g/rok při koncentraci prachu v ovzduší PM10 = 25 μg/m3 a 2 g při koncentraci PM10 = 100 μg/m3 (výrazně znečištěný vzduch např. při smogových situacích, tento stav netrvá dlouho, výpočet je „jen“ kvantifikace hypotézy, aby bylo možné odpovědět na otázku položenou v samotném názvu článku).
Nasátý prach je velmi malý (menší než 10 μm, což je cca 20× menší než průměr vlasu), takže jeho podstatná část projde celým systémem a odchází se spalinami mimo objekt „kotelny“. Zkušenosti ukazují, že pokud vůbec, tak se prachové částice ze vzduchu usazují přednostně ve vzduchovém potrubí případně na lopatkách tlačného vzduchového ventilátoru, Venturiho trubici (směšovací zařízení vzduch – plyn) a hořáku.
Konkrétní představu, jak velký objem zaujímá 0,5 a 2 g prachu (PM10), si lze udělat z obrázku č. 2.
Obr. 2 Ukázka množství PM10 prachu 0,5 g a 2,0 g
Závěr
Prach, jenž je do plynového kotle nasátý společně se spalovacím vzduchem (bez znečištění z vnitřního prostředí – vlasy, částice z tkanin apod.), nepředstavuje s ohledem na jeho velikost a vypočtené množství významný problém pro zanesení výměníku kotle na straně spalin ani při dlouhodobě zvýšené koncentraci PM10 ve venkovním ovzduší. Příčinu reálného zanesení výměníku je třeba hledat jinde.
Dust sucked into the gas boiler with combustion air (without pollution from the indoor environment - hair, etc.) does not pose a significant problem with clogging of the hot water exchanger, even with a long-term increased concentration of PM10 in the outdoor air.