© Fotolia.com

Úvod

Kondenzační kotle v dnešní době často nahrazují v rezidenční, ale i v komerční oblasti dosluhující staré plynové kotle, které byly nainstalovány především při plošných plynofikacích a hromadné satelitní výstavbě rodinných domů z konce minulého tisíciletí. Článek se zabývá výsledky dlouhodobé studie, která zkoumala ekologický dopad postupných záměn klasických nekondenzačních plynových kotlů v otopných soustavách za nové kondenzační plynové kotle. Vyčísluje na základě předpokládaného množství prodaných kotlů v příslušném roce na domácím trhu, o kolik procent se sníží produkované emise NO_x, pokud uvažované počty kotlů budou směrovat převážně do výměn dosluhujících starých plynových kotlů. S provozem kondenzačních kotlů je úzce spojený i vznik nemalého množství kondenzátu a proto se i toto procentuální navýšení snaží článek v hrubých rysech nastínit. V závěru pak srovnává složení obvyklého kondenzátu plynových kotlů s dešťovou vodou v různých lokalitách a legislativními hodnotami pro srážkovou vodu použitelnou k závlahám v ČR.

Vývoj koncentrací NO_x a dalších znečišťujících látek do ovzduší není v řadě míst ČR nikterak povzbudivý. Zavedení evropských předpisů Ekodesign a ErP [2, 3, 4] by mělo zajistit snížení spotřeby energie a produkce škodlivých emisí. V oblasti plynových kotlů podmínky těchto předpisů bez problémů splňují plynové kondenzační kotle [1]. V tomto článku se mimo jiné vyčísluje ekologický dopad těchto předpisů. Základem jsou historické trendy a studie odhadu vývoje trhu [6, 7].

Hlavní potenciál v oblasti tepelné techniky pro snižování emisí NO_x v ČR

V ČR je potenciál především ve výměnách starých plynových kotlů instalovaných v dobách plynofikace tzn. hlavně ke konci 90. let, kdy bylo postupně nainstalováno cca 450–480 tisíc plynových kotlů do bytových domů, rodinných domů ale i do komerční oblasti. V současnosti řada těchto kotlů již byla vyměněna za nové, ale ve velké míře ještě za klasické nekondenzační typy. Ze statistických dat lze konstatovat, že trh v ČR v posledních letech s mírnými výkyvy dle situace ve stavebním sektoru prodá 55–60 tisíc plynových kotlů. Lze odhadovat, že cca 70–80 % kotlů jde v poslední době především do rekonstrukcí a zbytek do nových instalací, a to buď do nové výstavby nebo i do záměn ještě za staré kotle na tuhá paliva. Řada vývojových souvislostí je obdobná s trhem v západních zemích [6] a lze využít řadu marketinkových studií o vývoji trhu [7]. Do vývoje je nutné zohlednit zpřísňující se legislativu [2, 3, 4], vývoj v oblasti kotlů na tuhá paliva a ceny paliva, plynu, vývoj v oblasti tepelných čerpadel a elektrických kotlů, kde významnou roli hrají dotační programy, cena zařízení, sazby elektrické energie a určitě řada dalších vlivů. Pokud se budeme držet zmíněných předpokladů a pokud nenastanou žádné převratné změny v dodávkách a cenách zemního plynu a jiných energií, tak přechodem na kondenzační techniku se cca během 4–5 let dosáhne obdobného ročního množství prodaných kondenzačních plynových kotlů, jako tomu bylo cca před 10 lety v oblasti plynových klasických nekondenzačních kotlů. Situace a odhadovaný vývoj je uveden v Tab. 1 a na Obr. 1.

Obr. 1 Odhadovaný vývoj prodeje plynových kotlů na českém trhu

Analýzou dat získaných od některých velkých dodavatelů [8–14] na trhu v ČR bylo odhadnuto procentuální obsazení jednotlivých výkonových rozsahů a spočten předpokládaný vývoj. Ve výhledu pro další roky lze předpokládat, že se skladba bude lehce měnit. Klasické plynové nekondenzační kotle s výkonem nad 30 kW budou plně nahrazeny kotli kondenzačními. Vzhledem k vyšší úrovni zateplování všech budov, lze předpokládat i rostoucí podíl kotlů s menším výkonem. Poroste podíl rekonstrukcí.

Při dosazení zastupujících kotlů pro jednotlivé výkonové rozsahy lze získat přibližné parametry a vlastnosti pro danou výkonovou skupinu v příslušné době (například výkonovou skupinu 16–30 kW bude zastupovat kotel se jmenovitým výkonem 24 kW). Zastupující kotel bude mít vzhledem k vyvíjející se legislativě s postupující dobou i vylepšující se technické vlastnosti, proto je počítáno s jinými hodnotami NO_x pro následně vyhodnocované roky v tabulce dále. Takto je to postupně vyčísleno pro naznačené výkonové skupiny běžně používaných plynových kotlů.

Hodnoty uvedené ve sloupcích se samotným nadpisem NO_x jsou v (mg/kWh) pro příslušný typ kotle (získaných z manuálů výrobců), hodnoty ve sloupci Celkem jsou vyjádřením emisí NO_x v kg pro hodinový provoz příslušných vyhodnocovaných kotlů ve jmenovitém výkonu. Hodnoty uvedené v řádku CELKEM Klasic. / Kondenz. jsou celkové hodnoty emisí pro hodinový provoz při jmenovitých výkonech kotlů a ukazují již poměr hodinových emisí NO_x klasických nekondenzačních kotlů vůči kondenzačním plynovým kotlům předpokládaně prodaných v daném roce.

Obr. 2 Vývoj emisí NO_x produkovaných plynovými kotli prodaných v ČR v příslušném roce (v kg za 1 hod provozu při jmenovitém výkonu předpokládaného prodeje nových kotlů)

Zvýšená tvorba kondenzátu

Obdobně jako jsme určili množství emisí NO_x při hodinovém jmenovitém výkonu předpokládaného množství prodaných nových kotlů v příslušných letech, můžeme vyhodnotit například i množství vzniklého kondenzátu za den provozu v otopné sezóně při jmenovitém výkonu odhadované skladby nových kotlů – viz následující tabulka. Zde byl výpočet zjednodušen tak, že místo 24hod provozního cyklu s dynamicky se měnícím výkonem kondenzačních kotlů v otopné sezóně bylo počítáno pouze s 8hod cyklem, ale při jmenovitém výkonu níže uvedené skladby nových kondenzačních kotlů v otopné sezóně daného roku.

Počet kondenzačních plynových kotlů zůstal shodný jako v tabulce 3; ve sloupci l/hod je uvedené max. množství vzniklého kondenzátu vybraného kotle se jmenovitým výkonem za 1 hodinu provozu (údaje z instalačních manuálů příslušných kotlů [8–14]) a ve sloupci Celkem je z předpokladů a odhadů vypočítané celkové množství kondenzátu vzniklého z nových kondenzačních plynových kotlů v dané výkonové skupině a za 1 den provozu v otopné sezóně vyhodnocovaného roku. Technickým vývojem kondenzačních plynových kotlů, sofistikovanější regulací a připravenějšími otopnými soustavami na provoz kondenzační techniky v pozdějším období lze předpokládat i vyšší množství vyprodukovaného kondenzátu.

Aby s uváděným množstvím vzniklého kondenzátu nevznikaly obavy z používání kondenzačních plynových kotlů, pokusili jsme se srovnat obvyklé chemické složení kondenzátu s kvalitou dešťové vody v některých lokalitách ČR vážené srážkovým úhrnem (ČHMÚ) [16] a přípustnými hodnotami ukazatelů jakosti závlahové vody užívané např. v zemědělství dané normou ČSN 75 7143 [15]. Tato norma kvantifikuje nejvyšší přípustné hodnoty do tří tříd – I. Vhodná závlahová voda, II. Podmínečně vhodná závlahová voda a III. Nevhodná závlahová voda.

Z dostupných podkladů jsme vytvořili Tab. č. 5, ze které je pak patrné, že kondenzát se v mnoha ukazatelích chemického složení dostává pod přípustné limity Vhodné závlahové vody používané např. v zemědělství a po případné následné neutralizaci vzniklého kondenzátu, je jednoznačně vodou neškodnou.

Tab. 5 Srovnání obvyklého chemického složení kondenzátu vznikajícího provozem plynových kondenzačních kotlů při spalování zemního plynu s kvalitou dešťové vody ve vybraných lokalitách v ČR [16] a přípustnými hodnotami ukazatelů jakosti závlahové vody dle ČSN 75 7143 [15]

Složení kondenzátu odpovídá stavu před jeho neutralizací, která u menších výkonů kotlů není nutná.

Závěr

Z grafu na Obr. 2 je názorně viditelný rozdíl v celkové hodinové produkci emisí NO_x ve výhledu nově prodanými plynovými kotli při jejich jmenovitém výkonu v daném roce na českém trhu. Rostoucím podílem kondenzačních plynových kotlů dojde k postupnému snižování produkce škodlivých emisí. Procentuální snížení ve tvorbě emisí NO_x novými plynovými kotli bude v roce 2018 oproti roku 2015 téměř 50 %. Zpřísněním legislativy se pak v roce 2020 můžeme dostat až na 45 % vyprodukovaných emisí NO_xzpůsobených dle předpokladů prodanými novými kotli ve srovnání s rokem 2015.

Ve srovnání s rokem 2015 lze odhadovat, že se produkce kondenzátu z předpokládaného počtu nově prodaných kotlů v hodnoceném roce 2018 zvýší o cca 56 % a v hodnoceném roce 2020 o cca 71 %. Po srovnání obvyklého chemického složení kondenzátu a přípustných limit pro vhodnou závlahovou vodu daných normou ČSN 75 7143, lze konstatovat, že v mnoha ukazatelích hodnoty kondenzátu nepřevyšují povolené limity pro závlahovou vodu a po neutralizaci se stává kondenzát vodou neškodnou.

Poděkování

Autoři chtějí poděkovat společnosti Bosch Termotechnika s.r.o. a portálu TZB info za poskytnutí podkladů a informací ke zpracování této studie.