Příklady zapojení topného systému
8.9 Systém s nuceným oběhem, čtyřcestným ventilem a zásobníkem TV
Obr. 30 Systém s nuceným oběhem, čtyřcestným ventilem a zásobníkem TV
Zapojení s čtyřcestným ventilem. Zásobník TV je nabíjen pomocí čerpadla PSW, které je spínáno termostatem v zásobníku a mělo by být spínáno rovněž termostatem topné vody (v sérii). Pokud není tento termostat použitý, může nastat situace, kdy přes zásobník cirkuluje chladná voda z kotle. Při zapnutí čerpadla PSW se musí vypnout oběhové čerpadlo PS, aby zásobník TV byl nabíjen plným výkonem kotle.
31
Příklady zapojení topného systému
8.10 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, akumulační nádrží a zásobníkem TV
Obr. 31 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, akumulační nádrží a zásobníkem TV
Zapojení topného systému s akumulační nádrží, která je nabíjená přímo z kotle. Distribuce tepla z nádrže je řízena regulačním přístrojem, který musí zabezpečit: ovládání oběhového čerpadla PWE na základě teploty topné vody řízení směšovací skupiny s ventilem HS a čerpadlem PH podle požadavku na teplotu v objektu, případně venkovní teploty (FA) nabíjení zásobníku TV čerpadlem PSW, případně cirkulaci TV čerpadlem PZ vypnutí čerpadla PWE v případě nabíjení zásobníku TV Přepouštěcí ventil je nutný v případě vybavení všech radiátorů termostatickými ventily TRV.
32
Příklady zapojení topného systému
8.11 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, elektrokotlem a zásobníkem TV
Obr. 32 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, elektrokotlem a zásobníkem TV
Systém s nuceným oběhem, s elektrokotlem a zásobníkem TV, který je nabíjen čerpadlem, ovládaným termostatem v zásobníku. Oba zdroje tepla je možno jednotlivě odpojit. V letním provozu doporučujeme řešit nabíjení zásobníku TV pomocným elektrickým topným tělesem.
33
Příklady zapojení topného systému
8.12 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, akumulátorem, elektrokotlem a zásobníkem TV
Obr. 33 Systém s nuceným oběhem, trojcestným ventilem, akumulátorem, elektrokotlem a zásobníkem TV
Systém s akumulátorem umožňuje akumulaci tepla ze zdroje na tuhá paliva nebo elektrokotle. Řídicí systém umožňuje distribuci tepla podle požadavku objektu. Je možno řídit elektrokotel tak, aby po dohoření kotle na tuhá paliva převzal výrobu tepla. V letním provozu doporučujeme řešit nabíjení zásobníku TV pomocným elektrickým topným tělesem.
34
Instalace
9.
Instalace
9.1 Obsah dodávky
Kotel na tuhá paliva nesmí být instalován v těchto prostorech: obytné prostory, schodiště únikové cesty (chodby) garáže, skladiště potravin, WC v prostorách s nebezpečím požáru nebo výbuchu Kotel na tuhá paliva musí být umístěn v dostatečné vzdálenosti od hořlavých součástí / stavebních konstrukcí a vestavěného nábytku tak, aby při jmenovitém výkonu kotle nepřesáhla teplota těchto povrchů 85 °C. Jinak je nutno dodržet minimální vzdálenost 40 cm. Pokud je kotel postaven na hořlavou (dřevěnou) podlahu, je nutno použít nehořlavou podložku, která přesahuje obrys kotle po stranách min. 10 cm a v přední (obslužné) části o min. 30 cm. Umístění kotle KP Pyro F Kotel umístěte při dodržení uvedené vzdálenosti od stěn na nehořlavou plochu. Nehořlavá plocha pro umístění nebo základna musí být vodorovná, kotel případně podložte klíny z nehořlavého materiálu. Základová deska musí být větší než půdorysná plocha kotle, na přední straně nejméně o 300 mm a na ostatních stranách o cca 100 mm.
Obr. 34 Základní příslušenství v dodávce kotle Základní dodávka kotle KP Pyro F obsahuje tyto díly: Kotel Technickou dokumentaci (1) Čisticí škrabku 1 ks (2) Pohrabáč 1 ks (3) Lopatka na popel 1 ks (4) Plnicí/vypouštěcí ventil 1 ks (5) Spalinový ventilátor 1 ks (6) Ochranný plech ventilátoru 1 ks (7) Řídicí jednotku CFS 210, 1 ks
9.2 Požadavky na umístění kotle Při instalaci a topného systému je třeba dodržovat tyto předpisy: stavební předpisy a normy pro instalaci zařízení ustanovení místních stavebních předpisů o zajištění přívodu spalovacího vzduchu a vedení odtahu spalin
Obr. 35 Umístění kotle
předpisy a normy upravující bezpečnostně technické vybavení topného systému Místnost instalace musí splňovat následující podmínky: místo instalace musí být vhodné pro bezpečný provoz místnost instalace musí být chráněná před mrazem kotel se smí instalovat a provozovat pouze v místnostech s nepřetržitým účinným větráním musí být zajištěn dostatečný přívod čerstvého vzduchu plocha pro instalaci musí mít dostatečnou nosnost, musí být rovná a vodorovná kotel se smí instalovat pouze na nehořlavý podklad
9.3 Přívod spalovacího vzduchu Místo instalace musí splňovat podmínky pro přívod spalovacího vzduchu stanovené příslušnými vnitrostátními, regionálními nebo místními předpisy pro kotelny a musí být v souladu s příslušnými požadavky norem. Pro Českou republiku je nutno dodržet ČSN 73 4201:2010. Kotel na tuhá paliva (spotřebič typu B) se smí instalovat: do místnosti, která je alespoň nepřímo větratelná s minimálním objemem 4 m 3 na 1 kW příkonu kotle v prostoru instalace nesmí být vytvářen podtlak vlivem větracích zařízení (ventilátor, digestoř) pro bezpečný a spolehlivý provoz je třeba zajistit přívod vzduchu pro spalování podle výkonu kotle a použitého paliva propojení větracími otvory s venkovním prostorem o průřezu nejméně 100 cm 2 na 1 kW příkonu zdroje 35
Instalace
propojení přívodu spalovacího vzduchu mezi místnosti instalace kotle a prostorem propojeným s venkovním prostorem musí být otvorem s minimálním průřezem 150 cm 2 9.4 Komín a spalinová cesta Komín s dobrým tahem je jedním ze základních předpokladů správné funkce kotle. Zásadně ovlivňuje výkon a hospodárnost kotle a celého topného systému.
Tlakové poměry při napojení jednoho kotle na komín Regulátor tahu komína Regulátor tahu dokáže automaticky regulovat (snižovat) tah komína. Může být instalován do komínového tělesa nebo do kouřovodu. Pro zajištění potřebných podmínek pro činnost kotle (teplota spalin, sazení) regulátor by měl být montován před vstupem spalin do komína.
Kotel smí být připojen pouze na komín s dostatečným tahem. Při výpočtu je třeba brát v úvahu velikost hmotnostního toku spalin při celkovém jmenovitém tepelném výkonu. Účinná výška komína se počítá od zaústění spalin do komína. Potřebný tah komína je nutno dodržet s tolerancí ±3 Pa. Tah komína je možno snížit na požadovanou hodnotu pomocí regulátoru tahu komína. Komín musí splňovat následující podmínky: komín a připojení odtahu spalin musí splňovat platné předpisy (ČSN 73 4201:2010) komín musí být odolný vůči vlhkosti připojení odtahu spalin musí být vybaveno kontrolním a čisticím otvorem
Obr. 37 Rozměry pro instalaci do komína
kouřovod by měl být co nejkratší a od kotle ke komínu směřovat s náklonem vzhůru s úhlem 10 – 40°, s vyloučením 90° kolen kouřovod delší než 2 m vyžaduje dodatečné upevnění všechny součásti potrubí odtahu spalin musejí být vyrobeny z nehořlavých materiálů Protože komín je jednou z nejdůležitějších částí topného systému s kotlem na dřevo, doporučujeme nechat provést potřebný výpočet autorizovaným projektantem.
Obr. 38 Rozměry pro instalaci do kouřovodu 7
Tepelný regulátor výkonu
8
Tepelné zdroje musí být vybaveny regulátorem výkonu (teploty). Regulátor ovlivňuje přívod vzduchu do kotle (primární, sekundární) a udržuje nastavenou teplotu topné vody (max. 90 °C). Nastavení regulátoru je popsáno v instalačním manuálu kotle. Termostatický pojistný ventil a bezpečnostní tepelný výměník
1 2 9 3 4
5
6
Obr. 36 Potřebný tah komína (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 36
Přetlak Atmosférický tlak Podtlak Pro přívod vzduchu Pro kotel Pro připojení kouřovodu Tlakový rozdíl > 0 Podtlak ve svislé části odvodu spalin Požadovaný podtlak ve svislé části komína
Zdroje tepla na tuhá paliva musí být vybaveny tepelným bezpečnostním výměníkem, který slouží k odvedení přebytečného tepla ze zdroje. Do tohoto výměníku se přivádí přes termostatický pojistný ventil studená voda. Tento ventil působí jako pojistný termostat, jeho čidlo je umístěno v kotli, kde snímá teplotu kotlové vody. Při překročení maximální povolené teploty (95 °C) se ventil otevře a pustí studenou vodu do bezpečnostního tepelného výměníku. Takto se kotlová voda ochladí, bez nebezpečí přehřátí kotle. Pojistný termostatický ventil je umístěn na vstupu výměníku, ohřátá voda z výměníku se odvádí do odpadu. Doporučujeme vést odpadní vodu přes trychtýř, aby bylo možno kontrolovat případnou netěsnost pojistného ventilu.
Komponenty vybavení topného systému
10. Komponenty vybavení topného systému 10.1 Tlaková expanzní nádoba Použití tlakových expanzních nádob v topných systémech má mnoho výhod, z nichž hlavní je zabránění přístupu vzduchu do otopného systému. U některých systémů s tlakovou expanzní nádobou docházelo k vyšším nárůstům tlaku vlivem nesprávně provedeného výpočtu. Po dlouhodobých zkouškách kotlových těles je navržen způsob výpočtu velikosti tlakové expanzní nádoby s ohledem na maximální tlakový rozdíl, který nemůže při dynamickém namáhání poškodit kotlové těleso. Tento tlakový rozdíl se pro ocelové kotle stanovil na 0,50 bar. Při montáži tlakových expanzních nádob k ocelovým kotlům do 50 kW musí být respektovány níže uvedené zásady: Přívodní potrubí k tlakové expanzní nádobě musí být co nejkratší, bez uzavírek a s možností dilatace. Expanzní nádoba musí být umístěna tak, aby nemohlo dojít k ohřátí nádoby sálavým teplem. Každá otopná soustava musí být opatřena nejméně jedním spolehlivým pojistným ventilem, umístěným na výstupním potrubí na kotli, a manometrem. Umístění, montáž a světlost pojistných ventilů musí odpovídat ČSN 06 0830 Při montáži pojistného ventilu je zapotřebí překontrolovat správnost jeho seřízení maximálním provozním přetlakem, při kterém se musí pojistný ventil otevřít. V případě vyššího otevíracího tlaku pojistného ventilu je nutno provést nové seřízení (výměnu) Montáž a seřízení pojistného ventilu, montáž s přezkoušením a úpravou tlaku plynu v tlakové expanzní nádobě smí provádět jen firma k tomu oprávněná. Před napuštěním systému vodou je zapotřebí ověřit tlak plynu v tlakové expanzní nádobě, je-li vyšší než hydrostatická výška v systému Zdroj tepla musí být vybaven zabezpečovacím zařízením podle ČSN 06 0830. Nejvyšší pracovní teplota je omezena na 95 °C. Tlaková expanzní nádoba a její přívodní potrubí musí být chráněny proti zamrznutí vody. Přetlak plynu v expanzní nádobě lze upravit odpuštěním na hodnotu hydraulického tlaku soustavy za studena. Odpuštění se provádí přes ventilek na tlakové nádobě. Vnější kontrola tlakové expanzní nádoby a kontrola plnicího tlaku musí být provedena nejméně 1x za rok. Při správně zvolené tlakové expanzní nádobě nesmí dojít k většímu skutečnému tlakovému rozdílu než 0,6 bar při teplotách vody v systému od 10 do 90 °C. Tento tlakový rozdíl lze vyzkoušet při topné zkoušce, kdy se voda v systému zahřívá ze studeného stavu. Pokud dojde k většímu tlakovému rozdílu než 0,6 bar, jde nesprávnou volbu tlakové expanzní nádoby a vzniká nebezpečí poškození kotlového tělesa.
Výpočet objemu tlakové expanzní nádoby: O = 1,3 x V x (P1+B)/B B P1 V 1,3 G Δv
tlakový rozdíl, stanoven pro ocelové kotle na hodnotu 0,50 bar hydrostatický tlak v absolutní hodnotě (bar) zvětšený objem vody v celém systému ... V = G x Δv koeficient bezpečnosti hmotnost vody v otopném systému zvětšení měrného objemu vody při určitém teplotním rozdílu (dm 3 /kg)
Δt
°C
60
80
90
Δv
dm3/kg
0,0224
0,0355
0,0431
Tab. 8 Zvětšení měrného objemu vody při uvedených teplotách Skutečný tlakový rozdíl může být vyšší než vypočtený maximálně o 0,1 bar v případě mezních výpočtových hodnot a v důsledku zvýšení tlaku plynu v tlakové expanzní nádobě tlakem vody. Příklad: Hodnota v příkladu
Jednotka
Hmotnost vody v otopné soustavě
G
180
kg
Hydrostatická výška vody v systému
h
9,5
m
Absolutní hodnota hydrostatického tlaku
P1
1,95
bar
Rozdíl teplot v systému
Δt
80
°C
Objemová změna pro Δt 80 °C
v
0,0355
dm 3 /kg
2,50
bar
0,5
bar
G x Δv = 180 x 0,0355 = 6,39
dm 3
O = 1,3 x 6,39 x (1,95 + 0,5)/0,5 = 40,7
dm 3
50
dm 3
Otevírací přetlak pojistného ventilu Tlakový rozdíl Zvětšení objemu vody v celém systému
B V
Minimální potřebný objem expanzní nádoby Dle vypočteného objemu tlakové expanzní nádoby stanovíme skutečný objem podle nejblíže vyráběné velikosti expanzní nádoby Tab. 9
O
Příklad výpočtu objemu tlakové expanzní nádoby
Upozornění: Pokud má tlaková expanzní nádoba prodloužit životnost kotle, musí se odstranit nízkoteplotní koroze spalinových cest udržením teploty v kotli nad rosným bodem asi 65 °C, např. pomocí směšovacího zařízení. Pokud není zabráněno nízkoteplotní korozi, pak kotel zkoroduje ze strany spalin a tlaková expanzní nádoba ve většině případů zkrátí životnost kotle působením tlaku a dynamickým namáháním stěn kotle.
37
Komponenty vybavení topného systému
10.2 Otevřená expanzní nádoba Otevřené expanzní nádoby se v současnosti téměř neprojektují. Příčinou je možnost jejího zamrznutí v tepelně - izolačně nechráněném půdním prostoru, otevřená hladina vody, která umožňuje odpar otopné vody a tudíž nutnost jejího doplňování v průběhu otopného období stejně jako sycení otopné vody kyslíkem. Nárůst podílu kyslíku ve vzduchu, který je v otopné vodě, je dán dvakrát větším součinitelem rozpustnosti tohoto plynu ve vodě oproti součiniteli rozpustnosti dusíku. Při reakci kyslíku s kovovými materiály otopné soustavy pak vznikají korozní produkty ohrožující další prvky otopné soustavy či působící provozní potíže. Výpočet objemu otevřené expanzní nádoby: O = 1,6 x G x Δv G Δv
hmotnost vody v otopném systému zvětšení měrného objemu vody při teplotním rozdílu Δt (dm 3 /kg)
Zařízení pro zvýšení teploty vratné vody Při provozu systému může delší dobu do kotle proudit chladná voda. To platí pro systémy s velkým obsahem vody (> 15 l/kW). Takovéto ochlazování kotle v prostoru spalinových cest vede k větší tvorbě dehtu a horším provozním parametrům. Ochlazením spalin pod jejich rosný bod tyto kondenzují a kondenzát způsobuje korozi těchto ploch. Pro zabránění tohoto problému je nutno instalovat ke kotli zařízení pro zvýšení teploty vratné vody. Jako nejvhodnější je systémová skupina pro rychlou montáž Oventrop Regumat RTA (až do cca. 30 kW). Další možností je použití trojcestného nebo čtyřcestného směšovacího ventilu v zapojení podle systémových schémat.
Obr. 40 Zapojení termostatického směšovače
Typ směšovače
kVS
Zeta
DN25
6,5
21
DN40
9,5
52
Typ směšovače
L [mm]
H [mm]
H1 [mm]
SW [mm]
DN25
90
91
50
46
DN40
115
106
64
66
Tab. 10 Termostatický směšovací ventil (např. ESBE VTC300)
Tlaková ztráta trojcestného ventilu může být vypočtena podle vzorce:
Trojcestný směšovací ventil
V2 Δpactual = –––––– (kvs)2
má dva vstupy a jeden výstup. Médium je směšované podle polohy disku ventilu. S rostoucí teplotou na senzoru se přímý průchod (A) otevírá a boční průchod (B) se uzavírá. Rozsah regulace je 50 ° C až 80 ° C, podle citlivosti termočlenu.
Δp V
Obr. 39 Termostatický směšovač
38
tlaková ztráta průtok ventilem
Komponenty vybavení topného systému
10.3 Systémová skupina Oventrop Regumat RTA
Oventrop Regumat RTA
Jednotka
Hodnota
světlost
mm
DN25
max. tlak
bar
10
max. teplota kVS otevírací teplota otevírací tlak ventilu
°C
120
m 3 /hod
3,9
°C
65
mbar
20
Tab. 11 Směšovací skupina Oventrop Regumat RTA
Obr. 42 Tlaková ztráta systémové skupiny Ovenrtop Regumat RTA Δp V
tlaková ztráta průtok skupinou
Obr. 41 Systémová skupina Oventrop Regumat RTA RH RK VH VK
vratná voda ze systému vratná voda do kotle topná voda do systému topná voda z kotle
39
Komponenty vybavení topného systému
10.4 Termostaticky směšovač TV Ochrana proti opaření Pokud je maximální teplota v zásobníku nastavena nad 60 °C, je nutné přijmout vhodné opatření pro ochranu uživatelů před opařením. Možné volby jsou: instalace jednoho termostatického směšovacího ventilu na výstup zásobníku TV, nebo omezení teploty TV na všech odběrných místech, např. s termostatickou směšovací baterií, pákovou vodovodní baterií, která umožňuje omezit maximální teplotu odběru vody (v obytných budovách jsou považovány za vhodné maximální teploty teplé vody 45 °C až 60 °C) Nastavení výstupní teploty TV je možné v rozsahu 35 až 60 °C. Směšovací jednotka TV s cirkulačním čerpadlem Termostatická směšovací jednotka s cirkulačním čerpadlem je vhodná pro použití ve vícegeneračních domech se zásobníkem o teplotě do 90 °C. Je navržena tak, aby se zabránilo opaření, především v solárních systémech. Směšovací jednotka TV se skládá z termostatického směšovacího ventilu s možností nastavení teploty teplé vody v rozsahu 35 až 60 °C, cirkulačního čerpadla, teploměru vstupní vody (zásobníku) a TV. Dále obsahuje zpětné klapky a uzavírací kulové ventily, pro snadnou montáž a údržbu.
Obr. 44 Zbytkový výtlak cirkulačního čerpadla H V a b c
Zbytkový výtlak Průtok Stupeň 3 Stupeň 2 Stupeň 1
Jednotka
Hodnota
Max. pracovní přetlak
bar
10
Max. teplota vody
°C
10
°C
35 – 65
m /hod
1,6
mbar
20
Rozsah nastavení teploty TV kVS otevírací tlak ventilu
3
Tab. 12 Specifikace směšovací jednotky TV
Jednotka
Hodnota
Napájení
V
230
Spotřeba stupně 1
W
27
Spotřeba stupně 2
W
39
Spotřeba stupně 3
W
56
Tab. 13 Specifikace cirkulačního čerpadla Obr. 43 Rozměry směšovací jednotky TV
40
Komponenty vybavení topného systému
Funkce směšovací jednotky ve spojení s cirkulačním okruhem TV Směšovací jednotka mísí horkou vodu ze zásobníku TV s odpovídajícím množstvím studené vody, na jejím výstupu je potom teplá voda požadované teploty. Pro správnou funkci cirkulačního okruhu je nutno použít by-pass vedení mezi vstupem studené vody a vstupem cirkulačního okruhu do zásobníku TV. Pokud není odebírána teplá voda, ale teplota vody v zásobníku je vyšší, než nastavená na směšovači TV, cirkulační čerpadlo směřuje část vody z cirkulace přes by-pass do vstupní studené vody do studeného vstupu trojcestného ventilu. Horká voda ze zásobníku je smíchána s chladnou vodou z cirkulace TV. Pro zabránění samotížné cirkulace by měla být směšovací jednotka instalována pod výstupem potrubí TV ze zásobníku. Jestliže to není možné, je nutné provést tepelně izolovanou smyčku nebo zpětnou klapku přímo na výstup TV ze zásobníku (AW). Toto řešení zamezí tepelným ztrátám v cirkulačním okruhu TV. Zpětné klapky zabrání nesprávné cirkulaci TV, zbytečnému promíchávání a ochlazování obsahu zásobníku TV. Ztráty cirkulací jsou zahrnuty do pohotovostních ztrát. Použití cirkulačního okruhu je proto vhodné při více odběrných místech. Nesprávný návrh cirkulačního obvodu i čerpadla může významně snížit zisk z akumulované solární energie. Je-li cirkulace TV součástí topného systému, je doporučeno, aby obsah vody v cirkulačním potrubí protekl třikrát ha hodinu. Zároveň nesmí teplota TV poklesnout více než o 5° K. Pro zajištění teplotního vrstvení v zásobníku, musí průtok i případné cyklování cirkulačního čerpadla odpovídat tomuto požadavku.
Obr. 45 Příklad zapojení směšovací jednotky TV a cirkulačního okruhu TV (1) (2) (3) AW EK EZ PZ R V
Směšovací jednotka TV s cirkulačním čerpadlem By-pass vedení TV Zpětná klapka Výstup TV Vstup studené vody Vstup cirkulačního okruhu Cirkulační čerpadlo Vratná voda ze solárního systému Topná voda ze solárního systému 41
Poznámky
42
Poznámky
43
Bosch Termotechnika s. r. o. Obchodní divize Dakon Průmyslová 372/1 108 00 Praha 10 – Štěrboholy Tel.: 840 111 170 e-mail:
[email protected] www.dakon.cz
