![Nazeleno.cz – úspory energie, izolace, zdravý životní styl, biopotraviny, ekologie [logo]](/img/nazeleno-logo.gif){kind=logo}
Jak topit v zatepleném domě?
Máte zateplený dům a je vám v něm horko? Jak správně topit? Je nutná výměna kotle? Jaké osvědčené triky radí energetický poradce?
14. 02. 2012 | Karel Murtinger
Ve zkratce:
Nedivte se, když po zateplení domu zjistíte, že je vám najednou v domě horko, když topíte na stejnou teplotu jako před zateplením. Nezateplené vnější stěny totiž měly v mrazech povrchovou teplotu třeba jen 16°C a okna ještě méně.Nedávno proběhla akce Zelená úsporám a mnoho rodinných domků má nyní výrazně menší tepelné ztráty než dříve. To je nesporně skvělá věc, která těší nejen jejich majitele (ušetří peníze), ekology (pokles emisí CO2), politiky (vyšší energetická bezpečnost), ale i nás energetické poradce (proč, to vyplyne z dalšího textu).
"Nejlepší je situace u elektrického topení, to je možné regulovat bez ztráty účinnosti."
Současně s tím ale nastala situace, kdy velké množství domů má neoptimální vytápěcí systém, tj. účinnost jejich vytápění je někdy znatelně menší než by mohla být. Změnou nebo úpravou topného systému by tedy mohli ještě spotřebu energie na vytápění ještě dále snížit.
Vytápění |
– Cena tepelného čerpadla
|
Snížení tepelných ztrát domu
Nejvíce se to týká domů používajících starší kotle na tuhá paliva (uhlí, dřevo). Při zateplení obvodových stěn, stropu a výměně oken, se tepelné ztráty domu sníží minimálně na polovinu až třetinu. U takového předválečného rodinného domku jako je můj se zpravidla používal kotel na uhlí o jmenovitém výkonu minimálně 24 kW (často až 30 kW, projektanti měli tendenci výkon předimenzovat). Pokud se tepelná ztráta snížila na polovinu, tak domu stačí 12 kW.
Je ale dost domů, kde došlo k ještě většímu snížení tepelných ztrát a ne každý také vytápí všechny místnosti na 20°C. Průměrná tepelná ztráta mého domu je 6 až 7kW. Tyhle kotle zpravidla mají spodní mez výkonu někde kolem 35 až 40 % jmenovitého výkonu, tj. mezi 7 až 10 kW (u starších kotlů a nekvalitního uhlí je to spíše více). Jenže těch 12 kW tepelné ztráty je hodnota pro venkovní teplotu -15°C, tj. v situaci, kdy teplotní rozdíl mezi vnitřkem domu a venkovním vzduchem je zhruba 35°C.
Jak dům nepřetopit
Jakmile teplota venku vystoupí někam nad nulu, tak už je třeba jen výkon pod 7 kW; udržet kotel na takhle malém výkonu je už velmi obtížné; jediná možnost je topit přerušovaně, pokud někdo kotel naloží a pak reguluje přívod vzduchu tak, aby neměl přetopeno (tj. téměř jej uzavře), účinnost hoření výrazně poklesne a kotel začne dehtovat a zamořuje široké okolí.
Po zateplení domu vám zima spíše nehrozí
Podobná situace je i u moderních pyrolyzních kotlů na dřevo, při malém výkonu dehtují a produkují skoro stejně škodlivé emise jako kotle na uhlí. Já mám vedle plynového kotle stále ještě 30 let starý 24kW kotel Dakon a občas v něm topím dřevem ze zahrady. Jediný způsob jak nepřetopit je přiložit jen menší množství dřeva a když tam zůstane jen žhavé uhlí, tak kotel na hodinu zavřít. Není třeba zdůrazňovat, že energetická účinnost takového topení není zrovna vysoká a obsluha je náročná na čas.
U plynových kotlů je situace o něco lepší. Ty starší zpravidla přizpůsobují svůj výkon potřebě tepla v domě tím, že se střídavě zapínají a vypínají. Pokud zůstaneme u toho 24kW kotle, tak ten bude při teplotách okolo nuly a potřebném výkonu 7kW hořet přibližně 1/3 času a po 2/3 bude vypnutý. Při tom ovšem teplo akumulované ve výměníku kotle unikne do komína.
Modernější kotle už mají takzvanou modulaci plamene, tj. podle potřeby mění v určitém rozmezí velikost plamene (většinou je minimální výkon opět někde kolem 30 % jmenovitého). Opět ale platí, že po důkladném zateplení už po velkou část topné sezóny modulace plamene nestačí a kotel musí často vypínat (zhasínat plamen), což sebou nese zmíněné tepelné ztráty a pochopitelně to také snižuje jeho životnost. Nejlepší je situace u elektrického topení, to je možné regulovat bez ztráty účinnosti.
Jak obrátit nevýhodu ve výhodu
Naskýtá se tedy otázka co s tím dělat. Moje oblíbená zásada je obrátit nevýhodu ve výhodu. Máme-li nižší účinnost topného sytému, pak je zde potenciál pro její zvýšení a můžeme tak přidat k úsporám ze zateplení ještě další úsporu. To je ten důvod proč to my, energetičtí poradci, vlastně vítáme.
Akumulační nádrž
U kotlů na tuhá paliva je asi jediné vhodné řešení přidat k nim akumulační nádrž. Tím vlastně rozdělíme topnou soustavu na dvě (téměř) nezávislé části. Kotel může topit v optimálním režimu (na plný nebo mírně snížený výkon) jen po část dne, přebytečné teplo se akumuluje v nádrži a topný systém si bere jen tolik tepla, kolik potřebuje.
Když jsem před 30 lety přidal, tehdy amatérsky zhotovenou, akumulační nádrž ke svému kotli na uhlí, byla to ohromná úleva, obsluha již tehdy předimenzovaného kotle se značně zjednodušila, doba topení snížila a navíc mi to umožnilo využít i elektrické akumulační vytápění, které dokázalo dům vytopit při teplotách nad asi 5°C nebo temperovat v době velkých mrazů když jsme nebyli doma.
Akumulační nádrž ke kotli na dřevo (pro názornost bez tepelné izolace)
Dnes již jde o standardní řešení, prakticky každý výrobce kotle na dřevo nádrže a potřebnou regulaci nabízí a na trhu je i řada zásobníků umožňujících ohřev teplé vody a připojení solárních kolektorů na ohřev vody; solární systém a kotel totiž mohou sdílet společný zásobník, což snižuje investiční náročnost.
Problém ovšem může být v tom, že je třeba mít k dispozici místo, kam nádrž umístit a také nás to stojí nějaké peníze (samotná nádrž o objemu 1 000 litrů stojí zhruba 30 000Kč, nádrž s plovoucím boilerem pro ohřev vody a výměníkem pro solární kolektory pak něco přes 42 000Kč).
Parametry nádrže
Naopak velká výhoda pro instalaci nádrže je, že provedená tepelná izolace výrazně snížila potřebnou teplotu topné vody; normálně byly v minulosti topné systémy navrhovány na teplotní spád 90/70°C, tj. při venkovní teplotě -15°C je potřebná teplota topné vody na výstupu z kotle 90°C teplota, která se do kotle vrací z radiátorů je 70C.
Po snížení tepelných ztrát už stačí podstatně nižší teplotní spád a akumulační nádrž může být podstatně menší; v mém domě plně vyhověl objem 1 500 litrů v době, kdy jsem měl jen částečné zateplení, kdybych dnes instaloval kotel na dřevo, tak by mi už stačil objem pod 1000 litrů.
K odhadu na jaký teplotní spád se po zateplení dostaneme, můžeme použít kalkulátor „Přepočet tepelných výkonů otopných těles“.
Pokud byl například původní tepelný spád nezatepleného domu 90/70, pak po snížení tepelných ztrát na polovinu stačí poloviční výkon topných těles. Tomu zhruba vyhoví tepelný spád 65/45. Nádrž můžeme natopit maximálně na nějakých 95°C (teoreticky to jde v systému s uzavřenou expanzní nádobou i nad 100°C, ale podle mé vlastní zkušenosti je to už trochu riskantní).
Pokud do nádrže vracíme vodu teplou 70°C, tak máme využitelný teplotní rozdíl maximálně 25°C. V systému, kdy vracíme vodu teplou jen 45°C je využitelný teplotní rozdíl 50°C, tj. stačí nám nádrž o polovičním objemu (tepelná kapacita nádrže je přímo úměrná rozdílu teplot). Tyto teploty topné vody ovšem platí pro teploty -15°C, což je jen velmi krátká část topného období.
Pokud je venkovní teplota vyšší, tak se teploty topné vody snižují podle tzv. „ekvitermní křivky“, kterou si můžeme pro určitý teplotní spád vygenerovat pomocí výpočetního nástroje Ekvitermní křivky na stránkách TZB-info. Na obrázku níže je pro ilustraci uvedena ekvitermní křivka pro teplotní spád 65/45. Vidíme, že při venkovní teplotě nad 3°C je teplota vratné vody do nádrže jen 35°C, což znamená, že tepelný rozdíl je 60°C a kapacita nádrže je tedy 2,5x vyšší. Stručně shrnuto, i poměrně malá akumulační nádrž nám dobře poslouží právě v době, kdy tepla potřebujeme méně a topení v předimenzovaném kotli je nejobtížnější a nejméně účinné.
Ukázka ekvitermní křivky vygenerovaná pomocí nástroje Ekvitermní křivky na stránkách TZB-info pro teplotní spád 65/45
Řešení pro plynové kotle
U plynových kotlů by teoreticky šlo také použít akumulační nádrž, nicméně daleko lepší řešení je vyměnit starý kotel za nový, takzvaný „kondenzační plynový kotel“ (více o tom v sérii článků na TZB-info). U tohoto typu kotle dochází ve speciálním tepelném výměníku při teplotách vratné vody pod 50°C ke kondenzaci vody vzniklé spalováním zemního plynu.
V zateplených domech může (díky poměrně nízké teplotě vratné vody) být účinnost až o nějakých 15 % vyšší než u toho původního (nyní po zateplení značně předimenzovaného) kotle. Pro účinnost je důležitá hlavně teplota zpátečky (vody vracející se do kotle z topných těles). Důležité je proto i dobré hydraulické vyvážení otopné soustavy a způsob regulace teploty.
Optimální je základní ekvitermní regulace teploty topné vody podle venkovní teploty, správně nastavená ekvitermní křivka (viz výše) a doplňková regulace pomocí termostatických ventilů na topných tělesech, které zajistí dobré využití tepelných zisků a umožní individuálně doladit teplotu jednotlivých místností. O tom co je pro dosažení vysoké účinnosti kondenzačních kotlů dobré je možné si přečíst např. v článku „Parametry tepelných soustav zvyšující účinnost kondenzačních kotlů“ .
Výměna kotle za kondenzační je ale poměrně značná investice; kvalitní kotle s rozsahem modulace výkonu alespoň 1:6 stojí mezi 40 až 50 000Kč. Navíc kotle o opravdu malém výkonu, regulovatelné někde mezi 2 až 10kW, které jsou třeba pro menší a kvalitně zateplené domy, jsou stále ještě dosti vzácné. Zajímavým paradoxem je, že jejich ceny jsou vyšší než u kotlů s většími výkony.
Po zateplení vám bude horko, už když teploměr ukáže 21°C
Problém s návratností investice
Třeba pro můj zateplený dům se solárním systémem pro ohřev vody by asi byl optimální kotel GEMINOX THRi 1-10C, který má modulaci výkonu v rozmezí od 0,9 do 9kW. Jeho cena je mezi 55 až 60 000Kč. Kotel o zhruba dvojnásobném výkonu od stejné firmy stojí necelých 40 000 Kč. Doufejme ale, že výrobci na snižování spotřeby tepla v domech konečně zareagují a začnou nabízet i kotle s malými výkony a velkým rozsahem modulace výkonu za přijatelnější ceny.
Problém je tedy s návratností investice, pokud po zateplení zaplatíme za plyn řekněme 20 000 Kč za rok a kondenzační kotel nám sníží účet o 15 %, tj. o 3 000 Kč, pak bude prostá doba návratnosti investice ve výši 45 000 Kč dlouhých 15 let. Pokud ovšem náš stávající plynový kotel má větší část své životnosti za sebou, pak se to nepochybně vyplatí, běžný plynový kotel totiž nekoupíme pod 14 000 Kč.
Vyzkoušejte osvědčený trik
Pokud z nějakého důvodu zatím plynový kotel měnit nechceme či nemůžeme, je možné zkusit jeden trik, který pomůže účinnost kotle trochu zvýšit. Pokud nevyžadujeme naprosto stálou teplotu v místnosti, pak můžeme ty důkladně zateplené obvodové stěny (a pochopitelně i všechny vnitřní stěny) využít jako akumulátor tepla. Jestliže vytopíme dům na 21°C, pak všechny vnitřní stěny budou mít tuto teplotu a povrchová teplota vnějších stěn bude někde mezi 19 až 20°C.
Pokud nastavíme hysterezi (rozdíl mezi teplotou, kdy termostat zapne a vypne) pokojového termostatu na hodnotu 1°C nebo i více, tak se stěny začnou chovat jako akumulátor tepla. Pokud například termostat vypíná kotel při dosažení 21°C a zapíná jej při poklesu pod 20°C, tak při velké tepelné kapacitě místnosti uplyne docela dlouhá doba mezi vypnutím a zapnutím, protože stěny mají obrovskou tepelnou kapacitu a teplo pozvolna uvolňují do místnosti v době, kdy je topení chladné a naopak akumulují v době, kdy topení topí.
Čím větší je hystereze, tím menší bude počet cyklů kotle a tím menší také tepelné ztráty do komína. Většina běžných termostatů má hysterezi přibližně 0,5°C. Lepší elektronické termostaty mají možnost nastavení hystereze, některé až na 6°C; to už je ale extrém, při takové hodnotě je místnost už prakticky neobyvatelná. Z vlastní zkušenosti mohu nicméně říci, že v domě s rozumně dobře izolovanými stěnami a s okny se součinitelem U< 1,1 se dá bez problémů snést kolísání teploty mezi 19,5 a 21°C. To už může vést ke znatelnému snížení počtu zapnutí a vypnutí kotle a také ke snížení jeho ztrát.
Na závěr ještě jedno upozornění, nedivte se, když po zateplení domu zjistíte, že je vám najednou v domě horko, když topíte na stejnou teplotu jako před zateplením. Nezateplené vnější stěny totiž měly v mrazech povrchovou teplotu třeba jen 16°C a okna ještě méně. Pro dosažení pocitu tepelné pohody bylo proto třeba vyhřívat vzduch na 22 až 23°C (součet teploty vzduchu a průměrné teploty obklopujících ploch by měl být 38°C). Po zateplení vám bude horko, už když teploměr ukáže 21°C.
Související články
Komentáře ke článku