Jedná sa o stavbu plnú zelene, presklených stien, kovu, mramoru a elegancie. Prepracované technológie osvetlenia, individuálne nastavenie teploty a chladenie, možnosť regulácie vlhkosti v miestnostiach, automatická tieniaca technika a mnohé ďalšie nasvedčuje o exkluzivite priestorov. Moderný prístup k šetrnosti celého komplexu budovy k životnému prostrediu zastrešuje certifikácia LEED Gold. Bohužiaľ však ani táto medzinárodne uznávaná značka kvality nezaručuje aplikáciu ekologického a efektívneho riešenia zdroja vykurovania.

Rekonštrukcia budovy zahŕňala obnovu kancelárskych priestorov v ôsmich nadzemných podlažiach o celkovej výmere 6830 m2 a doplnenie existujúcej rekonštruovanej budovy novou časťou v priestoroch pôvodného vnútorného dvora. Súčasťou rekonštrukcie a jedným zo zámerov investície bolo tiež vybudovať efektívny zdroj tepla, ktorý dokáže maximálne využiť energiu obsiahnutú v palive a preniesť ju podľa potreby do budovy. Týmto požiadavkám zodpovedal projekt zahŕňajúci dvojicu kondenzačných plynových kotlov UltraGas 800D. Schému zapojenia demonštruje nasledujúci obrázok:

Obrázok č.1 Schéma zapojenia kondenzačnej kotolne zahŕňajúca kondenzačné kotly UltraGas

Pri vlastnej realizácii došlo vplyvom úspory nákladov investora k zámene kondenzačných kotlov Hoval za iný typ zariadenia, ktoré zdanlivo podľa technických podkladov vykazuje podobné vlastnosti. Takáto zámena však so sebou niesla ďalšie potrebné opatrenia a to predovšetkým zmenu v hydraulickom zapojení a predovšetkým ovplyvnila funkčnosť celého vykurovacieho systému budovy. 

Technické riešenie kondenzačnej kotolne

Ak by sme mali detailnejšie popísať priloženú schému systému, dôjdeme k viditeľným rozdielom. Schéma s kotlomUltraGas pracuje na báze veľkoobjemového kotla bez nutného prietoku, teda v schéme nenájdete čerpadlá na primárnom (kotlovom) okruhu a tým pádom ani hydraulický vyrovnávač dynamických tlakov (anuloid).

Na strane spotrebiča je vidieť rozdelenie vykurovacích okruhov na dve skupiny. Teplejší okruh, napríklad pre vzduchotechniku s teplotným spádom 80/60 °C, okruh s nízkym teplotným spádom 35/25 °C pre podlahové vykurovanie a ostatné vykurovacie okruhy s nižšími požiadavkami na teplotu.

Je známe, že rosný bod spalín sa pohybuje okolo 57 °C. Ak by došlo k zmiešaniu vratnej vody zo všetkých okruhov, je zrejmé, že by sa teplota pohybovala nad týmto bodom a tým by nedochádzalo ku kondenzácii spalín a k využitiu latentného tepla v nich obsiahnutom. Preto je dôležité si všimnúť oddelenie teplej a studenej spiatočky ako na kotloch, tak na rozdeľovači. Vďaka tomu možno studenou vratnou vodou zabezpečiť proces kondenzácie. Požiadavka na výstupnú teplotu vody z kotla sa riadi najvyššou požiadavkou systému. V našom prípade teda 80 °C. Vďaka konštrukcii kotlov UltraGas netreba strážiť ΔT a teplota vratnej vody môže byť 25 °C.

Pri porovnaní s použitou schémou realizovanej inštalácie je zrejmé, že pri zámene nebol braný ohľad na návrh vykurovacieho systému, ale iba na cenu technológie.

Pretože zdroj je v danom prípade tvorený dvojicou kondenzačných kotlov, ktoré svojou konštrukciou a hydraulickým odporom vyžadujú vlastné čerpadlo na primárnom okruhu pre zabezpečenie prietoku, je tu inštalovaná skupina pomerne veľkých čerpadiel, ktoré sú v prevádzke prakticky nepretržite.

Aby boli zabezpečené podmienky pre prácu jednotlivých čerpadiel, je okruh zdroja a okruh spotrebičov oddelený hydraulickým vyrovnávačom dynamických tlakov. Inštalované kotly svojou konštrukciou nepripúšťajú teplotný rozdiel medzi vstupom a výstupom vyšší ako 20K; prietok je teda dimenzovaný na tento teplotný spád. V okamihu, keď horia oba kotly na maximálny výkon, je teplotný spád 20K. Avšak v situácii, keď je výkon obmedzený, je priamo úmerne nižší aj teplotný spád kotlového okruhu (v zodpovedajúcom pomere). Kotly musia produkovať teplotu danú požiadavkou distribúcie, teplota spiatočky kotlového okruhu je teda značne zvyšovaná a to je ďalší dôvod, prečo sa kotly za danej situácie dostávajú úplne mimo reálnu prevádzku kondenzácie.

Ku kondenzácii dochádza, ak sa podarí ochladiť spaliny pod teplotu rosného bodu, pričom sa uvoľňuje kondenzačné teplo a účinnosť sa výrazne zvyšuje. Kondenzačné teplo predstavuje asi 11% energie obsiahnutej v spálenom plyne a zvýšenie účinnosti je závislé na dosiahnutom stupni vychladenia spalín. Reálny rozdiel medzi kondenzačnou a nekondenzačnou prevádzkou sa pri kondenzačných kotloch pohybuje okolo 10% (pre zaujímavosť: oproti nízkoteplotným kotlom, kde sa teplota spalín pri starých zariadeniach môže pohybovať aj okolo 200 °C, môže byť rozdiel až 25%).
V danom prípade teda tieto náhradné kotly - aj napriek veľmi dobrým podmienkam na strane spotrebiča - nie sú a v podstate ani nemôžu byť prevádzkované v kondenzačnom režime. 

Obrázok č.2 Schéma reálneho zapojenia kotolne s ovplyvnením teploty spiatočky

Zámena riešenia v číslach

Hoci sa môže zdať zámena istého typu kondenzačného kotla za iný typ ako úplne jednoduchá a bezproblémová, celková záležitosť je oveľa komplexnejšia a jednoduchá výmena jedného kotla za iný nestačí. V našom prípade priniesla síce zámena kondenzačných kotlov úsporu na investíciu do zariadenia, no s dôsledkom výrazného zvýšenia prevádzkových nákladov.

Predpokladajme, že plynová kotolňa o výkone 750kW spáli priemerne 45 709 € ročne. Úspora, ktorú by priniesla pôvodná varianta kotlov s účinnosťou 109% fungujúca v režime kondenzácie, zodpovedá 10% nákladov na plyn, teda 4 545 € ročne. Spotreba elektrickej energie v prípade čerpadiel kotlového okruhu, ak predpokladáme veľkosť a dĺžku prevádzky a súčasné ceny energie, zodpovedá spotrebe cca 5 000 kWh / rok a zodpovedá približne sume 727 € ročne. Celkovo sa jedná o čiastku 5 364 € / rok, o ktorú je prevádzka inštalovanej technológie každoročne drahšia.

Úspora investície zámenou kotlov mala proti sebe vynaložené prostriedky na obehové čerpadlá a ich ovládanie, hydraulický vyrovnávač a v danom prípade aj prepojenie odvodu spalín. Navyše, vzhľadom k materiálu a konštrukciu, pri kotloch nemožno predpokladať tak dlhú životnosť ako u pôvodne navrhovaných kotlov dosahujúcu až 30 rokov.

Zámena v číslach:
• Náklady na kotolňu o výkone 750kW cca. 46 363 € / rok
• 10% úspora nákladov na plyn ~ 4 636 € / rok
• Navýšenie spotreby el.energie 5000 kWh / rok ~ 727 € / rok
Celkové zvýšenie prevádzkových nákladov = 5 364 € / rok

Dodatočná investícia
• Obehové čerpadlá, ich ovládanie, hydraulický vyrovnávač, prepojenie odvodu spalín
Celková úspora na investíciu proti pôvodnému návrhu: cca 3 636 €

Životnosť kotlov
• Aktuálne riešenie - materiál hliník - väčší dôraz na kvalitu vody, - predpoklad životnosti10-15 rokov
• Technológia Hoval - kombinácia uhlíková, nerezová oceľ - predpoklad životnosti až 30 rokov

Investícia do moderných technológií, inteligentných systémov regulácie so sebou nesie mnohé rozhodovania a vyžaduje komplexnú znalosť problematiky. Vlastná certifikácia budov potom nie je bohužiaľ zárukou, že vlastná aplikácia technológií bude optimálna. Proces plánovania a realizácie ovplyvňuje rad faktorov, ktoré nezávisle na sebe istou mierou ovplyvňujú finálnu podobu budovy vrátane jej úžitkových vlastností. Úspory investícií tak často nemusia byť ani úsporami v pravom slova zmysle, pretože môžu mať oveľa hlbší dopad ovplyvňujúci prevádzkové náklady, životnosť a fungovanie systému ako celku. V prípade tejto prípadové štúdie týkajúcej sa rekonštrukcie historickej budovy v centre Prahy sa bohužiaľ jedná o postup, ktorý demonštruje realitu výstavby, kedy následné prevádzkové náklady znáša budúci nájomca alebo nový vlastník.


Zaujala vás táto prípadová štúdia? Zdieľajte ju so svojimi kolegami!