Je to nejekologičtější neobnovitelné palivo, protože pouze část jeho chemické energie pochází z atomů uhlíku. V důsledku spalování metanu získáváme energii s mnohem nižšími emisemi CO2, než při spalování uhlí. Kromě toho může být metan obnovitelným palivem, pokud pochází z bioplynových stanic. To je důležité, protože v našem cyklu se zabýváme nejen minimalizací nákladů na vytápění domácností, ale také snížením spotřeby fosilních paliv a emisí znečišťujících látek.
K přeměně chemické energie paliva na teplo je zapotřebí kotel. Investice do kotle s vyšší účinností, tj. Lepším využitím chemické energie paliva, je investicí do PRVNÍHO PALIVA.
Výběr kotle pro vytápění vašeho domu
Plyn je jedním z nejlevnějších zdrojů tepla (po přidání nákladů na palivo a kapitálové výdaje) z těch, které nevyžadují údržbu. Ceny plynu a dalších paliv však rychle rostou a roční náklady na vytápění představují významnou zátěž pro rozpočet domácností. Proto stojí za to analyzovat ziskovost investic do FIRST FUEL, tj. Kondenzačního kotle, který se vyznačuje nejvyšší účinností mezi plynovými kotli.
Jeho spalovací komora je uzavřena a oddělena od okolního prostředí. Vzduch pro spalování plynu je do interiéru kotle dodáván ventilátorem s proměnnými otáčkami. V závislosti na požadovaném okamžitém výkonu kotle dodává automatika příslušné množství plynu do spalovací komory a ventilátor pracuje takovou rychlostí, která zajišťuje konstantní mírný přebytek vzduchu pro spalování (25-30%). Díky tomu je spalování metanu dokončeno s minimálními tepelnými ztrátami komínem. Toto řešení umožňuje zvýšit účinnost kotle z 91–92% na 98–99%.
Nejdůležitější výhoda kondenzačního kotle je však obsažena v jeho názvu. Právě kondenzace vodní páry vznikající při spalování zemního plynu způsobuje největší zvýšení účinnosti tohoto kotle. Výfukové plyny lze ochladit na 30-40 ° C, proti min. 110 ° C v atmosférickém kotli. Při těchto teplotách kondenzuje vodní pára obsažená ve spalinách uvnitř kotle a ve spalinách. Díky tomu můžeme získat dalších pár procent energie (maximálně 11%).
Jak funguje atmosférický kotel
Atmosférický kotel (také známý jako otevřená spalovací komora), jak název napovídá, je zařízení, ve kterém není proces spalování plynu oddělen od prostředí. Vzduch pro spalování plynu se odebírá z místnosti, kde je umístěn kotel. Tento typ kotle je napojen na standardní komín (nejčastěji keramický nebo s ocelovou vložkou). Při spuštění kotel spaluje plyn a vytváří horké výfukové plyny. Ty jsou mnohem lehčí než okolní vzduch a vznášejí se v komíně. Toto se nazývá komínový tah, který vytváří mírný podtlak v místnosti, kde je umístěn kotel. Nasává čerstvý vzduch zvenčí, který nahrazuje použitý spalovací vzduch. Horké výfukové plyny,než opustí komín, vydávají část tepla ve výměníku kotle do vody. V závislosti na počasí, zejména na teplotě a tlaku venkovního vzduchu, se hodnota komínového tahu mění (nejnižší v létě, kdy kotel ohřívá horkou vodu v horkém dni). Rovněž se mění množství vzduchu, které protéká kotlem. V zimě to může být až dvakrát tolik, kolik je potřeba na spalování plynu. To souvisí se ztrátou určité energie, která se plýtvá zahříváním přebytečného vzduchu ve spalovací komoře na teplotu výfukových plynů z atmosférického kotle, tj. Přibližně 110 - 120 ° C.hodnota komínového tahu se mění (nejnižší v létě, kdy kotel ohřívá horkou vodu v horkém dni). Rovněž se mění množství vzduchu, které protéká kotlem. V zimě to může být až dvakrát tolik, kolik je potřeba na spalování plynu. Souvisí to se ztrátou určité energie, která se plýtvá zahříváním přebytečného vzduchu ve spalovací komoře na teplotu výfukových plynů z atmosférického kotle, tj. Přibližně 110 - 120 ° C.hodnota komínového tahu se mění (nejnižší v létě, kdy kotel ohřívá horkou vodu v horkém dni). Rovněž se mění množství vzduchu, které protéká kotlem. V zimě to může být až dvakrát tolik, kolik je potřeba na spalování plynu. To souvisí se ztrátou určité energie, která se plýtvá zahříváním přebytečného vzduchu ve spalovací komoře na teplotu výfukových plynů z atmosférického kotle, tj. Asi 110 - 120 ° C.který se plýtvá zahříváním přebytečného vzduchu ve spalovací komoře na teplotu výfukových plynů z atmosférického kotle, tj. kolem 110-120 ° Ckterý se plýtvá zahříváním přebytečného vzduchu ve spalovací komoře na teplotu výfukových plynů proudících z atmosférického kotle, tj. kolem 110-120 ° C
Požadavky na kotle -
Atmosférické. Tento typ kotle musí být umístěn v místnosti o objemu nejméně 8 m3, která je zásobována přiměřeným množstvím vzduchu pro spalování. Místnost by měla být bez par nebo prachu, které by mohly rychle kontaminovat hořák a výměník tepla kotle. Z tohoto důvodu je bezpodmínečně nutné vyhnout se instalaci atmosférického kotle v kuchyni nebo v koupelně. Kotel provozovaný v těchto místnostech má kratší životnost a vyžaduje častější údržbu. Dalším důsledkem provozu kotle je chlazení místnosti, ve které je umístěn, díky stálému přítoku studeného vzduchu nezbytného pro proces spalování.
Z těchto důvodů je jediným rozumným místem pro instalaci atmosférického kotle samostatná technická místnost. Musí být vybaven komínem, mřížkou přívodu vzduchu a výfukem vedeným nad střechou budovy. Místnost lze částečně použít k jiným účelům, ale neměly by se v ní skladovat žádné chemikálie nebo by se neměl vzduch nechat odprašovat.
-Kondenzace. Kubatura 6,5 m3 je pro něj dostačující. Tento kotel nepřijímá spalovací vzduch z místnosti, takže jej lze umístit také do koupelny nebo kuchyně. Zvýšená vlhkost může mít určitý vliv na zkrácení životnosti kotle, ale určitě nebude mít za následek snížení účinnosti zařízení. Rovněž nedojde k žádnému nepříjemnému přílivu studeného vzduchu do místnosti.
Také pro takový kotel není třeba stavět tradiční komín. Vše, co potřebujete, je sada soustředně uspořádaných potrubí - vzduch a výfuk. Tyto trubky mohou být vyvedeny vodorovně zdí, pokud je výkon kotle nižší než 21 kW, a v energeticky úsporném domě to určitě bude.
Investiční náklady
Dům, který řešíme v našem cyklu, má různé požadavky na teplo pro vytápění. Nejpotřebnější je dům zateplený „normálně“ přirozeným větráním, nejméně - dům s velmi dobře izolovanými vnějšími příčkami, okny s okenicemi a mechanickým větráním. V závislosti na přijaté variantě izolace budovy a typu větrání bude v zimě zapotřebí k vytápění domu:
- varianta I - „standardní“ dům - 9,9 kW;
- možnost II - velmi dobře izolovaný dům - 6,5 kW;
- varianta III - velmi dobře izolovaný dům s mechanickým větráním - 3,4 kW.
Kondenzační kotel. K dosažení odpovídající účinnosti by měl mít kotel nejnižší výkon a široký modulační rozsah. Naštěstí v posledních letech mnoho společností nabídlo nízkoenergetické kotle vhodné pro použití v energeticky úsporných budovách. Můžeme například použít kondenzační kotel s výkonem 5,3-12,9 kW. Jak vidíte, lze jej použít v kterékoli z uvažovaných variant domu.
Pro přípravu teplé vody by měl být v kotli použit zásobník teplé vody s kapacitou, která umožňuje plnění lázně najednou. Doporučuje se používat nádrž s objemem nejméně 150 litrů. Dokáže poskytnout 195 litrů vody při teplotě 45 ° C najednou.
Investiční náklady spojené s výběrem kondenzačního kotle budou: -
nákup kotle a zásobníku teplé vody - 11 045;
-kup výfukového potrubí pro odvod spalin a přívod vzduchu - 698;
- montáž kotelny - 2000,
tedy celkem: 13 743.
Atmosférický kotel. I zde si pro každou z variant domu můžeme vybrat model s výkonem od 6,4 do 12 kW.
Investiční náklady spojené s výběrem atmosférického kotle budou činit: -
nákup kotle a zásobníku teplé vody - 8314;
- nákup systémového komínu o délce 8 m - 3409;
- montáž systémového komínu - 1000;
- montáž kotelny - 2 000,
tj. celkem: 14 723.
Porovnání nákladů . Rozdíl v investičních nákladech je tedy 980 - ve prospěch kondenzačního kotle.
Provozní náklady Provozní
náklady jsou náklady na kontrolu a údržbu kotle a náklady na použitý plyn. Při stanovení hrubé ceny plynu (s pevnými a přepravními poplatky) má zásadní význam množství spotřeby plynu. Použití kondenzačního kotle ve variantě III domu umožnilo snížit celkovou spotřebu plynu na 1044 m3 / rok, díky čemuž bude uživatel kvalifikován do jiné tarifní skupiny (W-2 místo W-3), což sníží měsíční poplatek o více než 30.
Vytápění domu . V závislosti na variantě budovy by mělo být zajištěno její vytápění:
- možnost I - „standardní“ dům - 22 995 kWh / rok;
- varianta II - velmi dobře izolovaný dům - 15 151 kWh / rok;
- možnost III - dům velmi dobře izolovaný, s mechanickým větráním - 7862 kWh / rok.
U „standardního“ domu, kde má kondenzační i atmosférický kotel výkon mírně vyšší než maximální potřeba tepla, můžeme předpokládat průměrnou roční účinnost kondenzačního kotle na úrovni 107% a atmosférickou účinnost - 90%.
V jiných variantách domu, kde je potřeba tepla mnohem nižší než maximální výkon kotle, můžeme předpokládat účinnost kondenzačního kotle na 109% a atmosférického kotle - 88%.
Výhřevnost 1 m3 zemního plynu je 9,35 kWh / m3.
Příprava horké vody. Spotřebu plynu pro teplou vodu je třeba řešit samostatně. Zde oba kotle, zatímco napájejí nádrž, budou většinu času pracovat s vysokým výkonem a vysokou teplotou (na konci procesu ohřevu nádrže). U atmosférického kotle tedy můžeme předpokládat účinnost rovnou maximální hodnotě 92%. Pokud jde o kondenzační kotel, většina moderních zařízení má funkci přizpůsobení provozní teploty kotle na nastavenou teplotu teplé vody. Výsledkem je, že v počáteční fázi plnění nádrže kotel ochlazuje spaliny na teplotu pod 55 ° C, která způsobuje kondenzaci. Když teplota nádrže stoupne, tento jev zmizí,ale kondenzační kotel pokračuje v provozu s vyšší účinností než atmosférický kotel díky stálému řízení množství vzduchu přiváděného do hořáku. Zkoušky prokázaly, že kondenzační kotle vybavené popsaným řídicím systémem dosahují při plnění nádrže 104% účinnosti.
Abychom mohli určit náklady na ohřev teplé vody, musíme ještě odhadnout množství energie použité k tomuto účelu během roku (tabulka 2). Předpokládali jsme, že v domě pobývají 4 lidé, z nichž každý spotřebuje průměrně 35 litrů horké vody při teplotě 55 ° C denně (předpokládalo se, že průměrná roční teplota studené vody je 10 ° C).
Celkové náklady. Celkové náklady na provoz atmosférických a kondenzačních kotlů pro jednotlivé varianty domu jsou po sečtení poplatků za vytápění, přípravu teplé vody a provedení roční kontroly (u 150 atmosférických a kondenzačních kotlů - 250) uvedeny v tabulce 3. Tyto náklady byly stanoveny na základě tarifu za plyn s přihlédnutím celková spotřeba plynu a 23% DPH. Jak ukazuje naše prohlášení, největší rozdíl v nákladech na vytápění domu a přípravu teplé vody je v domě, který je nejlépe izolován mechanickým větráním.
Účinnost kotle
Tradiční atmosférický kotel má účinnost asi 90-92%. Výhřevnost plynu dodávaného dodavatelem je nižší než jeho chemická energie, protože se předpokládá, že teplota spalin opouštějících kotel je vyšší než 100 ° C. Tento způsob stanovení výhřevnosti plynu je způsoben skutečností, že materiál, ze kterého jsou vyráběny tepelné výměníky atmosférických kotlů, není odolný vůči působení kyselin v kondenzátu vznikajícím při kondenzaci vodní páry obsažené ve spalinách. Proto teplo horkých výfukových plynů není zahrnuto do výhřevnosti plynu.
Kondenzační kotel je vyroben z kyselinovzdorné oceli, a proto může rekuperovat teplo z výfukových plynů a z kondenzace vodní páry. Průměrná roční účinnost vypočtená ve vztahu k výhřevnosti plynu specifikované dodavatelem tak může dosáhnout dokonce 107–109%. Takový kotel tedy produkuje více tepla, než je výhřevnost plynu specifikovaná dodavatelem.
Tento poněkud paradoxní výsledek vyplývá pouze z historické konvence definování výhřevnosti plynu. Bohužel vyšší než 100% účinnost kotle, jak neuvěřitelná, vyvolává nedůvěru u potenciálních kupců kondenzačních kotlů.
V energeticky účinných budovách skutečná účinnost obou typů kotlů se může významně lišit od hodnot uvedených ve zkušebních protokolech zařízení. Je třeba vzít v úvahu, že v nízkoenergetickém domě budou kotle pracovat po celou topnou sezónu s malou částí svého jmenovitého výkonu. Výsledkem bude ještě větší rozdíl v účinnosti těchto zařízení, než uvádějí výrobci.
V kondenzačním kotli práce s nízkým výkonem je velmi přínosná. Při práci s menším výkonem tento kotel produkuje méně spalin, které pomaleji proudí prodlouženým výměníkem tepla a jsou více chlazeny. Za takových podmínek, při nízké teplotě přívodu, zaručené podlahovou instalací, může kotel ochlazovat spaliny na 30-40 ° C a dosáhnout účinnosti pouze o 2% nižší než chemická energie spalin.
S atmosférickým kotlem je to jiné. Při práci s nízkým výkonem ztrácí svoji účinnost, protože i když je množství spalovaného plynu přesně regulováno, nemáme velký vliv na množství vzduchu protékajícího kotlem. Při nízkém výkonu je obvykle dvakrát větší, než je zapotřebí pro úplné spalování plynu přiváděného do hořáku. Výsledkem je, že nějaký vzduch zbytečně ochlazuje kotel. Při vysokém výkonu ztrácí atmosférický kotel 19-21% chemické energie plynu, při provozu s nízkým výkonem je to již 22-24%, tj. 10krát více než kondenzační kotel. Navíc po vypnutí hořáku dále proudí vzduch kotlem (nasáván komínovým tahem). To způsobí rychlé ochlazení kotle.Tento jev způsobuje další snížení průměrné roční účinnosti zařízení.
K takovému jevu nedochází u kondenzačního kotle, protože po vypnutí hořáku se zastaví ventilátor a prakticky přestane proudit vzduch kotlem.
Proto použití atmosférického kotle v energeticky účinném domě s požadavkem na teplo mnohem nižším, než je maximální výkon kotle, bude mít za následek mnohem nižší účinnost zařízení, než udává výrobce. Opak je pravdou u kondenzačního kotle. Provoz s nízkým výkonem a nízkou teplotou zpátečky topné vody (s podlahovým vytápěním) jsou ideální podmínky pro kondenzační kotel.
Pouze kondenzační kotel
V moderním domě vytápěném plynem se použití kondenzačního kotle jeví jako jediná racionální volba. To se ukázalo jako nejlepší řešení pro každou z variant domu .
Investice. Výběrem kondenzačního kotle se můžeme vyhnout výstavbě kouřovodu. Postačí horizontální odvod spalin stěnou kotelny. Díky tomu je použití lepšího řešení levnější již ve fázi investice. Kromě toho nedostatek velkého komínu v domě znamená menší tepelné ztráty.
Volba místa instalace. Při použití kondenzačního kotle nepotřebujeme mít v domě samostatnou kotelnu. Můžeme pro něj najít místo v koupelně, kuchyni nebo spíži. Tímto způsobem budeme moci mnohem lépe využít využitelný prostor domu.
Vykořisťování. Použití kondenzačního kotle umožňuje výrazně snížit náklady na vytápění domu a přípravu teplé vody. Je pravda, že náklady na roční kontrolu jsou o něco vyšší, ale kvalita provozu kotle je mnohem vyšší. Moderní kondenzační kotle pracují velmi tiše, což je zvláště důležité při instalaci v kuchyni nebo v koupelně.
Bezpečnostní. Důležitým rysem kondenzačního kotle je prakticky stoprocentní ochrana uživatelů před možností kouření. Dokonce i úplné vyloučení přívodu vzduchu do místnosti, ve které je kotel umístěn (například neopatrným ucpáním mřížek přívodu vzduchu uživateli), nemá za následek smrtelné emise oxidu uhelnatého.
Náklady na první palivo
Kondenzační kotel poskytuje úspory nákladů na spotřebovaný plyn - v závislosti na variantě domu - ve výši 528 až 754 / rok. Předpokládáme-li výhřevnost 1 m3 zemního plynu na úrovni 9,35 kWh / m3, znamená to snížení spotřeby energie z 4940 na 7050 kWh.
Kondenzační kotel s náklady na komín je zároveň o 980 levnější než atmosférický kotel!
Stojíme tedy před dilematem, jak zde vypočítat náklady na PRVNÍ PALIVO. Formálně to pro variantu 3. domu bude, za předpokladu 15leté životnosti obou kotlů:
-980: 15: 7050 kWh = -0,009 / kWh!
Když si však uvědomíme, jak obtížný by byl tento text, ve kterém je nejen účinnost kotle vyšší než 100%, ale navíc máme negativní cenu energie, rozhodli jsme se jej zjednodušit.
Předpokládejme, že výdajem je nákup této kopie Nice House, ze které jste se o tom všem mohli dozvědět. Cena PRVNÍHO PALIVA za 1 kWh za období 15 let bude:
6,90: 15: 7050 = 0,00007, tedy 0,007 groše!
