Plynový dohřev a plynové ohřívací komory MTP

Plynový ohřev je nový a s ohledem na ekologii a úspory rapidně se rozvíjející zdroj tepla pro ohřev vzduchu, upravovaného a distribuovaného klimatizačními sestavami. Tento typ ohrevu je pro většinu objektů nejefektivnějším zdrojem tepla v porovnání s ostatními běžně užívanými zdroji, a to nejen jako zdroj tepla v klimatizačních sestavách, ale i jako zdroj vytápění vůbec (jako jsou například centrální teplovodní nebo parní systém vytápění, sálavé zářiče apod.).
Následující příspěvek má za cíl informovat o této novince, popsat základní princip funkce, nastínit možnosti použití, objasnit výhody a nevýhody oproti ostatním topným médiím jako např. voda, elektrika, a uvést stručně varianty použití společně s klimatizačními, větracími nebo technologickými sestavami.


Určení plynového ohřevu
Plynový ohřev se dá použít téměř ve všech případech, kdy je potřeba ohřívat přiváděný vzduch. Klasickým případem aplikace je vytápění supermarketů, výrobních a skladovacích hal, společenských a kulturních prostor, zdravotnických zařízení ..., ale i úprava vzduchu přiváděného k technologiím, např. úprava vzduchu pro lakovny, sušárny, svařovny a jiné technologie s potřebou přívodu teplého vzduchu.
Z hlediska funkce je plynový ohřev používán ve dvou základních aplikacích.
První aplikace je ohřev čerstvého vzduchu, tj. vzduchu přímo nasávaného zvenku bez jakékoliv tepelné úpravy. Tento vzduch se ohřívá průchodem přes plynovou ohřívací komoru na požadovanou výstupní teplotu, tj. maximální teplotní rozdíl vzduchu na vstupu a na výstupu je přibližně 45°C.
Druhá základní aplikace je ohřev vzduchu již tepelně upraveného, a to buď průchodem přes rekuperaci nebo po smíchání s již ohřátým vzduchem z větraného prostoru. Vzhledem k vysoké účinnosti rekuperátorů bývá maximální teplotní rozdíl na vstupu a výstupu jen 15°C. Díky variabilní konstrukci plynového ohřevu je možné plynový ohřev použít i v aplikacích s teplotním rozdílem na vstupu a výstupu jen několik stupňů celsia a naopak při speciální úpravě celé klimatizační sestavy je možné dosahovat i velkých teplotních rozdílů potřebných pro provoz např. lakoven a sušáren.
Užití plynového ohřevu je velmi jednoduché. Dodanou ohřívací komoru s hořákem je třeba pouze zapojit na plyn, vybavit patřičným kouřovodem a zapojit na centrální elektrické ovládání celého systému.

Výhody plynového ohřevu
Plynový ohřev má oproti klasickému systému vytápění, tj. oproti teplovodnímu systému dvě základní výhody: vyšší účinnost a ve většině případů i nízké investiční náklady. Vyšší účinnost je dána přímou transformací plynu v teplo beze ztrát v teplovodní kotelně a v rozvodu teplé vody. Ztráty způsobené rozvodem teplé vody se pohybují obvykle v rozsahu 10 - 20%, ztráty v kotelně bývají 5-10% a další ztráty způsobuje předávání tepla voda-vzduch. Při použití plynového ohřevu účinnost celého systému vytápění přesahuje 90%, což se v krátkém časovém období projeví na nákladech na vytápění. Při provozu na velký výkon cca 700 hodin ročně (např. jednosměnný provoz, pět dnů v týdnu) je tento systém vytápění ekonomicky velice zajímavý.
Při použití plynového ohřevu nadále odpadají poměrně velké náklady na vybudování teplovodní kotelny, nebo alespoň její větší části, která je na vytápění určena.
Plynový ohřev umožňuje také velice rychlé vytopení prostoru po zapnutí zařízení bez většího dopravního zpoždění, které je u teplovodního systému způsobeno ohřevem vody a její distribucí. V případě správného návrhu systému vytápění lze dosáhnout požadované teploty za cca 1 hodinu od zapnutí systému. Díky tomu je možné během noci a víkendů snížit topný výkon a vytápěný prostor pouze temperovat. Před zahájením pracovní doby systém automaticky natopí na požadovanou denní teplotu. Tímto lze dosáhnout dalšího výrazného snížení nákladů.
Plynový ohřev je možné použít i v případě, kdy do vytápěného prostoru není dosud zaveden plyn. Díky univerzálnosti použitých hořáků je možné použít alternativně jako médium propan-butan a po zavedení zemního plynu stačí hořák jednoduše přetryskovat a seřídit.
Další ne nepodstatnou výhodou je snadná a plynulá regulace, která zajišťuje ideální spojitý ohřev vzduchu a dosahuje tak výborné klimatické podmínky uvnitř vytápěného objektu. Ohřívací komoru lze velice snadno připojit na centrální systém programovatelnou regulaci a díky ní je potom možné dosáhnout velmi výhodných klimatických podmítek podle přání zákazníka.
Vzhledem k tomu, že plynová ohřívací komora je osazována kvalitními hořáky, nejčastěji výrobce Weishaupt, se sníženou hladinou emisí NOx je používání tohoto systému ekologicky velice spořivé.


Provedení
Plynový ohřev se dodává v komorovém provedení rázných typu klimajednotek. Jeho spojení s celou sestavou je proto velice jednoduché. Komory je možné dodat ve všech provedeních spolu s klimajednotkami, tzn. z hlediska prostředí podle ČSN 330300 do základního prostředí (elektrické krytí IP 40) i do venkovního prostředí (elektrické krytí IP 43). Taktéž barevné provedení je možné přizpůsobit požadavkům zákazníka.
Spalovací okruh je zcela oddělen od ohřívaného vzduchu, a spaliny jsou vyvedeny mimo objekt. Nezhoršuje se tak vnitřní mikroklima (NOx, CO, CO2, síra) a to ani v případě použití oběhového vzduchu.
Zdrojem tepla je nejčastěji špičkový přetlakový hořák firmy Weishaupt, pracující s topným médiem plyn, propan-butan, LTO a topná nafta. Tyto hořáky se standardně dodávají s plynulou (resp. dvoustupňovou) regulací, která zabezpečuje naprosto plynulé a příjemné ovládání topného výkonu.
Jádrem plynového ohřevu je výměník, kde dochází k přestupu tepla z plamene hořáku do ohřívaného vzduchu. tento výměník se skládá ze dvou základních částí - ze spalovací komory a z trubkového výměníku. Spalovací komora má kvůli ideálnímu předávání tepla a kvůli minimalizaci tlakové ztráty vzduchu proudícího kolem výměníku speciální vysoce aerodynamický kapkovitý tvar. Trubkový výměník spaliny-vzduch je uspořádán ve dvou „patrech" (spaliny proudí uvnitř výměníku postupně dvěma směry), aby bylo dosaženo optimálního předávání tepla s nejvyšší možnou účinností. Z tohoto důvodu jsou dále umístěny uvnitř trubek výřiče spalin, které dokonalou turbulizací dosahují předávání tepla z celého objemu spalin.
Na výměník jsou na základě dlouholetých zkušeností a výzkumu použity tři základní druhy materiálu s ohledem na co nejvyšší účinnost a životnost výměníku. Části spalovací komory jsou z žárupevné oceli tř. 17 a části trubkového výměníku včetně druhé řady trubek z nerez materiálů z důvodu prevence poškození kondenzátem. Konstrukce vlastního výměníku a opláštění je provedena na základě dlouholetých zkušeností s ohledem na maximální účinnost a životnost a optimální chod celého zařízení.
Čelní panel komory je odnímatelný z důvodu servisní údržby výměníku. (Kvůli čištění trubkovnice dle platných norem je také výměník vybaven snímatelným krytem.)
V případě, že poměr vzduchový průtok ku množství nedává možnost použít klasických plynových ohřívacích komor, tzn. v případě, kdy tepelný výkon je příliš malý na množství ohřívaného vzduchu se používají komory s bypassovým obtokem. V takovémto případě je kolem tepelného výměníku vedena jen taková část vzduchu, aby byla dosažena maximální účinnost při minimální kondenzaci spalin. Zbylá část vzduchu je vedena volnou oddělenou částí nad výměníkem (bypassem). Množství vzduchu, který projde kolem výměníku a kolik bypassem je určováno spřaženými listovými klapkami, které jsou pomocí servomechanismu ovládány řídící elektronikou. Doporučený způsob regulace těchto klapek je pomocí teploty spalin na výstupu z plynové ohřívací komory. (Regulační systém musí pomocí vhodného ochlazování - pouštění vzduchu- přes výměník udržovat teplotu spalin na teplotě cca 160 °C. Tím je zaručena maximální účinnost při minimální kondenzaci.)
Výhodou použití bypassových řešení ohřívacích komor je tedy již zmíněné téměř úplné odstranění kondenzace a také snadná a rychlá regulace výdechových teplot. Změny výdechových teplot je možno rychle řídit klapkami, které ovládají průtok bypassem, ale samozřejmě s ohledem na teplotu výměníku. Reakční doba změny teploty je pak mnohem rychlejší než u jednoduchého zmenšování či zvětšování výkonu hořáku, neboť se vhodně kompenzují časové ztráty při průchodu tepla skrz stěny výměníku. Tato výhoda je nejlépe použitelná např. při větrání lakoven, kde jsou požadavky na velmi přesnou teplotu přívodního vzduchu.
Naopak nevýhoda bypassového provedení spočívá v poměrně komplikované regulaci, která celý systém prodražuje. Bypassový systém musí ovládat servopohon, je nutné teplotní čidlo pro vyšší teploty do kouřovodu, vhodnou regulaci klapek zaručí pouze PI (PID) regulátor. Časově náročné je také nastavení regulátoru a celého systému.

Kondenzace
Vzhledem k tomu, že pro nastavení tepelného výkonu je použita modulační (nebo dvoustupňová) regulace hořáku, VZT jednotky mají stálý chod ventilátorů (tzn. i když se netopí) dochází ve spalovací komoře ke kondenzaci. Množství vzniklého kondenzátu je dáno množstvím přiváděného vzduchu, teplotou přiváděného vzduchu a výkonem hořáku. Kondenzát vzniká v místech výměníku, kde jsou spaliny nejchladnější, tj. převážně v druhé řadě trubek a v komíně. Odvod kondenzátu z komína zajišťuje komínový odvod kondenzátu, pro odvod kondenzátu z komory je plynový ohřev vybaven odvodem kondenzátu v zadní části trubkového výměníku.
Kondenzát je nutné odvádět přes sifon aby nedošlo u VZT jednotek do základního prostředí k pronikání spalin do vytápěného prostoru.
Při spalování zemního plynu má kondenzát charakter slabé kyseliny uhličité, tedy je z hlediska možnosti koroze značně agresivní. Proto jsou části trubkového výměníku u plynového ohřevu včetně trubek druhého stupně zhotoveny z nerezavějící oceli. Z hlediska ochrany životního prostředí má kondenzát podle chemické analýzy charakter pitné vody, pouze pH limit značně překračuje.

Hořáky Weishaupt
Zdrojem tepla pro plynové ohřívací komory jsou hořáky značky Weishaupt. Jejich konstrukce je kompaktní a všechny prvky hořáku jsou na velmi malém prostoru dobře dostupné. Hořáky jsou vybaveny programátory které řídí bezpečný průběh funkcí a kontroluje plamen dle ionizačního principu. Systém kontroluje výskyt a stabilitu plamene.
Dokonalá technika činí plynové hořáky Weishaupt bezpečnými. Všechny hořáky jsou vybaveny dvěma magnetickými ventily nejvyšší jakostní třídy. Všechny hořáky jsou vybaveny kompaktní plynovou řadou pro zpracování tlaku do 50 kPa.
Hořáky Weishaupt základně spalují zemní plyn, svítiplyn, Propan/Butan v plynném stavu. Jiné druhy plynu dle požadavků.
Regulace hořáků dodávaných k plynovému dohřevu je dvoustupňová a modulační. Modulovaný hořák zakládá na klouzavě dvoustupňovém provedení. Potřebná regulační charakteristika je dosažena regulátorem, který je zabudován do rozvaděče.

Bezpečnost plynového dohřevu
Plynový dohřev byl konstruován podle všech platných norem pro provoz plynových a elektrických zařízení. Hořák je vybaven několikanásobnými bezpečnostními funkcemi (např. zdvojený elektromagnetický ventil, manostat tlaku plynu a vzduchu, hlídací elektroda, kontrola plamene). Plynová ohřívací komora je pak vybavena dvěma provozními a dvěma bezpečnostními termostaty.

Kouřovod
Plynový dohřev musí být vybaven kouřovodem, který není součástí dodávky. Standardně je vývod spalin umístěn na protilehlé straně hořáku. V případě, že za VZT jednotkou není dost místa pro klasický kouřovod, je možné spaliny vyvést přímo skrz horní panel v jeho zadní části.
Statický tlak v místě zaústění může být 0 Pa. Při instalaci plynového dohřevu a při projekci komína je třeba dodržet všechny platné státní normy a předpisy (například rozptylová studie). Nutností u každé plynové ohřívací komory je zajištění odvodu kondenzátu z komínového odtahu spalin.

Provoz plynové ohřívací komory
Z důvodu synchronizace chodu ventilátorů a hořáku řídí provoz plynové komory externí systém regulace, který ovládá celou VZT jednotku. Komora je standardně vybavena dvěma trojitými termostaty, které zabezpečují bezpečný a správný chod ohřívače. V každém kombinovaném termostatu jsou následující termostaty:
Spínací termostat na nízké teploty, který slouží během vypínání ohřívače. Tento termostat bývá nastaven na cca 40°C. Po provozu hořáku je ve výměníku nakumulované teplo, které by mohlo, v případě že by nebylo odvedeno proudem vzduchu, poškodit okolní zařízení. Proto při vypínání celé VZT jednotky (ventilátorů) musí ventilátory zůstat v provozu po dobu ochlazení výměníku. Termostat na nízké teploty, umístěný v sadě termostatů dává pokyn řídícímu systému, že komora je již dostatečně ochlazená a je již možné vypnou ventilátory.
Rozpínací provozní termostat (nastavený cca 60-80°C, podle tepelného výkonu) rozepíná elektrický okruh hořáku v případě, že je v místě termostatu překročena nastavená teplota. Tato teplota může být překročena např. při topení na plný výkon v letním období, nebo při krátkodobém nedostatku ohřívaného vzduchu. Hořák je v tomto případě okamžitě vypnut. Elektrický okruh hořáku se spojí až když teplota poklesne pod nastavenou hodnotu (teplota o cca 12°C nižší než teplota rozpínací). Hořák okamžitě zapíná a po přípravě (jiskření, profukování komory) zapaluje.
Třetí termostat je termostat bezpečnostní. Ten má za úkol vypnout hořák, pokud teplota v místě termostatu překročí havarijní teplotu 100°C (ve speciálních případech bývá tato hodnota nastavena jinak). Havarijní teplota je překročena, pokud dojde k přerušení dodávky ohřívaného vzduchu, například z důvodu poruchy motorů ventilátorů nebo přetržení klínových řemenů. Bezpečnostní termostat není vratný, tzn. při opětovném poklesu teploty nesepne. Sepnutí tohoto termostatu musí být provedeno ručně, před tím však musí být nalezena a opravena příčina překročení havarijní teploty.
Trojité termostaty jsou umístěny na výdechu a na sání plynové ohřívací komory. Termostaty na výdechu ovládají ohřívač při normálním provozu, termostaty na vstupu jsou aplikovány z důvodu ochrany před případným zpětným prouděním, způsobeným např. komínovým efektem v případě výpadku ventilátorů nebo natlakováním větraného prostoru.
Všechny tyto bezpečnostní funkce v případě správného použití a správného elektrického zapojení podle pokynů pro použití plynových ohřívacích komor činí plynový ohřev naprosto bezpečným a bezpečným nad rámec příslušných norem.

Základní pokyny pro projektování
Plynový dohřev je možné používat téměř všude tam, kde se běžně používá jiné topné médium jako např. teplá voda. Projekce aplikace plynové ohřívací komory se řídí stejnými pravidly jako projekce ostatních komor VZT sestav. Pouze při umístění komory do sestavy je třeba uvažovat, že teplota odkryté válcové části spalovací komory dosahuje za provozu až 400°C, je tedy nutné brát v úvahu sálavou složku tepla a neumisťovat komoru bezprostředně za části náchylné na vysoké teploty. Proudění vzduchu na vstupu do plynové ohřívací komory by mělo být pokud možno turbulentní, aby docházelo k lepšímu předávání tepla.
Plynový dohřev se dodává pro všechny velikosti jednotek zname na trhu a pro libovolné tepelné výkony. Pro stanovování tepelných výkonů platí stejná pravidla jako pro stanovování výkonů např. u teplé vody. V případech kdy potřebný tepelný výkon nebo množství vzduchu nespadá do parametrů stanovených výrobcem, je nutná konzultace v Cechách s firmou ICS Praha nebo na Slovensku s firmou ICS Slovakia a potřebná ohřívací komora bude zpracována formou individuelní nabídky.
Při projekci elektrického ovládání je nutné dodržet všechny výše uvedené podmínky (tzn. funkce bezpečnostních termostatů, provozní a bezpečnostní termostaty musí při svém rozepnutí vždy okamžitě odstavit hořák ..). Bližší informace v materiálu použití plynového ohřevu.

Shrnutí a závěr
Plynový ohřev je ekonomicky velice výhodný zdroj tepla, který má jistě zajištěn další perspektivní rozvoj. Jeho použitelnost je velice rozsáhlá - dá se aplikovat téměř ve všech případech, kdy se dá použít jiný zdroj tepla. Jeho použití je velice jednoduché. Z ekonomického hlediska vychází přímý plynový systém pro vytápění ve většině případů výhodněji, než jiné klasicky používané zdroje. Z projekčního, montážního i provozního hlediska se jedná o zdroj jednoduchý, který zajišťuje potřebné komfortní vlastnosti vytápěného objektu.
Zejména díky výše vyjmenovaným vlastnostem se jedná o zdroj po všech stránkách velice výhodný, v minulosti ovšem opomíjený. V současné době prudce stoupá poptávka po tomto zdroji. Vzhledem k široké použitelnosti je plynový dohřev možné uplatnit i v případech, kde není možné uplatnit jiný zdroj tepla (vysoké teploty ap.). Díky těmto uvedeným vlastnostem je plynový ohřev zdrojem tepla, který se může stát v nedaleké budoucnosti nejpoužívanějším systémem vytápění.

Příspěvek vznikl ve spolupráci s firmou ICS-Praha s.r.o.

Späť

Najčítanejšie

Skalár III OS – ultra přesné měření

Prvním krokem k úsporám teplé vody (TV) v domě, je nezbytné, co nejpřesněji změřit její spotřebu. Česká společnost ULITEP, spol. s.r.o., ve spolupráci se společností Hydrometer GmbH, představuje vlastní výrobek, měřicí sestavu Skalár III OS s přesností do 1 %. VIAC

ULITEP

Automatické kotle na pelety ATMOS představují moderní vytápění

Automatické kotle na pelety dnes přestavují moderní způsob vytápění rodinných domů a jiných objektů. Kotle určené pro topení peletami s hořáky na pelety ATMOS A25 nebo A45 mají hodně společného s topením zemním plynem nebo topným olejem. VIAC

ATMOS


Energeticky úsporné, teplé, cenovo dostupné  suché podlahové kúrenie
Zdravá, prírodná alternatíva podlahy v podobe keramickej dlažby CREATON so sebou prináša množstvo výhod: úspora energie, nízka váha - len 38,25 kg/m2, hrúbka dlažby len 2 cm, použiteľnosť už po 48 hodinách, rýchlosť pokládky, jednoduchý perodrážkový systém, ktorý môže realizovať iba jeden človek a dokonca laik. VIAC

FA-BRICK