Projekční podklady. Dimenzování a návrh spalinové cesty kaskádových kotelen s kotli Logamax plus GB112-24/29/43/60

Transkript

1 Projekční podklady Dimenzování a návrh spalinové cesty kaskádových kotelen s kotli Logamax plus GB112-24/29/43/60 Vydání 07/2003

2 Úvod 1. Úvod do kondenzační techniky Kondenzační kotle použité jako zdroje tepla pro ústřední vytápění bytových a průmyslových objektů mohou přinést úspory provozních nákladů ve výši 20 i více procent. Tato úspora je docílena využitím vázaného tepla ve spalinách, které se změnou skupenství z plynného na kapalné při kondenzaci uvolňuje. Teoreticky lze ze zemního plynu získat až 11 % energie navíc, která u běžných nízkoteplotních kotlů zůstane nevyužita. Kondenzační kotle mají značně lepší účinnost než nízkoteplotní kotle i pokud nepracují v kondenzačním režimu. Toto je dáno zejména nižší ztrátou ve spalinách, která je způsobena nízkými teplotami spalin kondenzačních kotlů. Obr. 1 Porovnání kondenzačních a nízkoteplotních kotlů z hlediska provozní účinnosti Kondenzace nastává, ochladí-li se spaliny ve výměníku kotle pod teplotu rosného bodu. Teplota rosného bodu je vázána na obsah CO 2 ve spalinách (na přebytku vzduchu), a také na samotném palivu. Spaliny zemního plynu mají teplotu rosného bodu cca 56 C. Pokud se tedy tyto kondenzační kotle použijí jako zdroje tepla otopných soustav s teplotním spádem např. 70/50, je zaručena celoroční kondenzace. Ale i při omlazování zdrojů tepla starších otopných soustav se zdánlivě nepříznivými teplotními spády 75/60 či dokonce 90/70 C je při ekvitermním řízení vytápění předpoklad kondenzačního provozu po většinu topné sezóny. Obr. 2 Pracovní křivka kondenzačního kotle v otopné soustavě se spádem 75/60 a 40/30. 2 Projekční podklady Dimenzování a návrh spalinové cesty kaskádových kotelen s kotli Logamax plus GB112-24/29/43/60

3 2. Popis kotlů Logamax plus GB112 Nástěnné plynové kotle Logamax plus GB112 jsou konstruovány jako kotle kondenzační. Tepelný výměník těchto kotlů je konstruován tak, že teplota spalin na výstupu je vůči teplotě zpátečky otopné soustavy pouze o 3-5 K vyšší. Kondenzační kotle Logamax plus GB112 mají keramický hořák vykazující extrémně nízké emise (CO < 15, NO X < 20). Kotel je vybaven radiálním spalinovým ventilátorem, který na hrdle kotle vytváří přetlak 140 Pa. Otáčky ventilátoru jsou řízeny proměnlivě digitální hořákovou automatikou UBA podle požadavku nadřazené regulace (Logamatic RC, ERC, 4111, nebo jiného regulačního přístroje). Podrobný popis kotle naleznete v Technickém katalogu Buderus, nebo v projekčních podkladech. Nízká teplota spalin kondenzačních kotlů umožňuje použít následující materiály pro spalinovou cestu: nerezová ocel, hliník (ČSN :2002), tabulka A1) a plasty. Zejména plasty v posledním období značně vytlačují ostatní materiály, pro snadnou montáž, manipulaci a nízkou cenu. Ø Ø Ø Ø Ø Tab. 1 Technická data kotlů Logamax plus GB112 Projekční podklady Dimenzování a návrh spalinové cesty kaskádových kotelen s kotli Logamax plus GB112-24/29/43/60 3

4 20/2 21/2 ϑ 20/2 21/2 20/2 21/2 20/2 21/2 Tab. 1 Technická data kotlů Logamax plus GB112 - pokračování 4 Projekční podklady Dimenzování a návrh spalinové cesty kaskádových kotelen s kotli Logamax plus GB112-24/29/43/60

5 3. Dimenzování spalinové cesty Níže uvedená tabulka pro volbu dimenze potrubí spalinové cesty vychází z výpočtového softwaru nizozemské zkušebny GASTEC b.v. Základní principem výpočtu je dimenzování na podtlakovou spalinovou cestu. Vypočtené hodnoty platí pro přívod spalovacího vzduchu z prostoru instalace pozor na dostatečně dimenzované větrací otvory kotelny (viz. obr. 3). Mírný přetlak ve skutečném provozu se připouští krátkodobě při startování kotlů. Tabulka je sestavena pro nejčastější dispoziční případ. Pokud se projektovaná spalinová cesta liší od schématu, je nutné provést samostatný výpočet. Současné platné normy v ČR připouštějí odvod spalin z kaskádových kotelen jedním komínovým průduchem. Pro úplnost zde uvádím citaci kapitoly , normy ČSN :2002: Do společného komínového průduchu lze napojit i větší počet kotlů ústředního zdroje tepla (kotelny s kaskádovým uspořádáním kotlů) nebo pro technologické účely, jsou-li pro tento způsob odvodu spalin stanoveny podrobné technologické postupy výrobcům kotlů a jsou splněny všechny výpočtové podmínky kapitoly 5) jmenovitý výkon kotel H (m) GB D (mm) <_ 48 kw <_ 53 kw <_ 58 kw <_ 86 kw <_ 103 kw <_ 120 kw <_ 129 kw <_ 146 kw <_ 163 kw <_ 180 kw <_ 189 kw <_ 206 kw <_ 223 kw <_ 240 kw <_ 300 kw <_ 360 kw Tab. 2 Přiřazení dimenzí kouřovodu a komínu podle počtu kotlů a celkového výkonu Projekční podklady Dimenzování a návrh spalinové cesty kaskádových kotelen s kotli Logamax plus GB112-24/29/43/60 5

6 4. Provedení spalinové cesty Materiál a provedení spalinové cesty musí odpovídat ČSN :2002. Nejvýhodnějším materiálem spalinové cesty je plast. Spalinová cesta musí být těsná (tlaková třída P1, P2 podle ČSN EN 1443). Zvláštní důraz je kladen na odvod kondenzátu. Vodorovná část spalinové cesty musí mít sklon nejméně 3 % směrem ke kotlům. Napojení kotlů musí být provedené tak, aby nebyl kondenzát ze společného kouřovodu odváděn do prostoru kotlů (do prvního kotle). Příklad způsobu připojení kotlů samostatnými kouřovody do společného kouřovodu je na obrázku 4. Na nejnižším místě společného kouřovodu musí být umístěný odvod kondenzátu, opatřený snadno čistitelným sifonem (obr. 3 a 4). Spalinová cesta musí být opatřena dostatečným počtem těsných kontrolních otvorů tak, aby bylo možné běžně dostupnými prostředky provést její kontrolu (obr. 3). Svislá část spalinové cesty musí být vyvedená nad střechu podle ČSN čl. 6.8 (min. do výšky 0,5 m) Obr. 3 Řešení kotelny Spalinová cesta musí být opatřena dostatečným počtem kontrolních otvorů tak, aby bylo možné běžně dostupnými prostředky provést kontrolu všech jejích částí. Svislá část spalinové cesty musí být vyvedena nad střechu min. do výšky 0,5 metru (ČSN :2002, čl. 6.8). Obr. 4 Varianty napojení kotlů na společný sběrač 6 Projekční podklady Dimenzování a návrh spalinové cesty kaskádových kotelen s kotli Logamax plus GB112-24/29/43/60

7 5. Odvod kondenzátu neutralizace Následující tabulka udává pravidla pro neutralizaci kondenzátu z plynových zdrojů tepla. Vhodné je při instalaci neutralizačního zařízení neutralizovat kromě kondenzátu vytvořeného v kotlích také kondenzát vytvoření ve spalinové cestě. Celkový instalovaný výkon v kw Nutnost neutralizace Ne * > 200 Ano Neutralizace dle směrnice SRN ATV - M251 * V případě, že je zajištěno dostatečné promíchání kondenzátu se zásaditými dopady z domácnosti Podle následujících tabulek je možné provést rozhodnutí zda je nebo není nutné neutralizovat kondenzát. Bytový objekt Celkový jm. výkon kw roční množství kondenzátu m 3 /rok Min. počet bytů - >_ 1 >_ 2 >_ 4 >_ 6 >_ 8 Průmyslový objekt Celkový jm. výkon kw roční množství kondenzátu m 3 /rok Min. počet zaměstnanců - >_ 10 >_ 20 >_ 40 >_ 60 >_ 80 Firma Buderus nabízí ke svým kondenzačním kotlům, neutralizační zařízení Neutrakon (viz. obr 8) pro kotle do výkonu 60 kw. Toto zařízení se umísuje za každý kotel v kaskádě. Pro větší výkony je k dispozici neutralizační zařízení NE1.0 a NE2.0. Tyto větší zařízení se umísují na společný odvod kondenzátu z kaskády kotlů. Neutralizace probíhá průtokem kondenzátu přes neutralizační granulát. Ten je nutné řádově každé dva roky doplňovat. Množství kondenzátu lze přibližně zjistit pomocí následujícího vztahu: V K = Q F. m K.b VH kde: V K Q F m K b VH - roční množství vzniklého kondenzátu v m3/rok - jmenovité tepelné zatížení kotle (tepelná ztráta objektu) v kw - specifické měrné množství vzniklého kondenzátu v kg/kwh - počet hodin provozu s plným výkonem v h/rok, přičemž ze stechiometrie spalování zemního plynu vychází teoretická hodnota pro m K = 0,16 kg/kwh, která se pro skutečné provozní podmínky redukuje na m K = 0,14 kg/kwh. Obr. 5 Odvod kondenzátu zařízení Obr. 6 Neutralizační zařízení NE2.0 do výkonu 1,5 MW Projekční podklady Dimenzování a návrh spalinové cesty kaskádových kotelen s kotli Logamax plus GB112-24/29/43/60 7

8 Obr. 7: Porovnání kyselosti kondenzátu plynových kondenzačních kotlů s kyselostí ostatních látek 6. Větrání kotelny Uvedené výsledky výpočtu spalinové cesty vycházejí z předpokladu odebírání spalovacího vzduchu z prostoru kotelny. V kotelně je nutné zajistit dostatečné větrání dle platných přepisů TPG v závislosti na celkovém instalovaném výkonu kotlů, nebo podle doporučení výrobce dle obr. 3. Pokud nelze zajistit přísun patřičného množství čerstvého vzduchu přirozeným větráním, je nutné navrhnout větrání nucené, dle platných zvyklostí pro dimenzování vzduchotechniky. Spalinová cesta musí být opatřena dostatečným počtem těsných kontrolních otvorů tak, aby bylo možné běžně dostupnými prostředky provést její kontrolu (obr. 3). Svislá část spalinové cesty musí být vyvedená nad střechu podle ČSN čl. 6.8 (min. do výšky 0,5 m) Obr. 8: Neutralizační zařízení NEUTRACON Dodatek Tento projekční podklad byl sestaven na základě nových norem ČSN , ČSN EN Ve spolupráci zpracovatele ČSN :2002 a Společenstva kominíků ČR. Citované normy ČSN :2002 Komíny a kouřovody Navrhování, provádění a připojování spotřebičů paliv ČSN EN 1443 Komínové konstrukce Všeobecné požadavky 8 Projekční podklady Dimenzování a návrh spalinové cesty kaskádových kotelen s kotli Logamax plus GB112-24/29/43/60