Plynové kondenzačné kotly s modulárnou konštrukciou

7. novembra 2014

Partneri sekcie:

Úspora priestoru, široký modulačný rozsah, rýchla reakcia na zmenu výkonu či rovnomerné využitie modulov – to všetko možno dosiahnuť optimálne zvolenou sústavou. Rad kotlov Hamworthy Wessex ModuMax bol navrhnutý tak, aby spĺňal podmienky na použitie vo väčšine komerčných objektov. Ponuku na trhu tvoria dve veľkosti modulov – séria 100 a séria 200, ktoré majú modulačný rozsah 20 až 100 % výkonu. To umožňuje spolu s optimálnou voľbou potrebného počtu modulov presne kopírovať tepelné straty objektu pri všetkých prevádzkových podmienkach počas celej vykurovacej sezóny.

Kotly Wessex sú tradičnou britskou značkou a ich výrobca bol jedným z prvých, ktorý priniesol modulárnu konštrukciu kotlov. Na naše trhy dorazili až neskôr, ale aj tu sú už známe viac ako 10 rokov. Kotly Wessex ModuMax majú samostatné spaľovacie komory, ktoré umožňujú prevádzku akéhokoľvek modulu v akomkoľvek poradí, čím sa dosahuje rovnomerné využitie modulov. Každá spaľovacia komora je vyrobená z vysokokvalitnej nehrdzavejúcej ocele a je celá zváraná. Kotly sa obvykle dodávajú úplne zostavené, ale v prípade ťažko dostupných priestorov kotolne možno zjednodušiť manipuláciu jednoduchým oddelením jednotlivých modulov. Vonkajší povrch kotlov tvoria lakované krycie panely a plastové kryty. Každý zostavený kotol má základňu v paletovom vyhotovení, takže sa s ním dá ľahko manipulovať paletovým vozíkom a bez problémov prejde štandardnými jednokrídlovými dverami.

Kotly ModuMax sú inštalované aj v objekte IKEA v Prahe-Zličíne. Kotolňa má výkon 1 250 kW a dosahuje ho pomocou kaskády piatich kotlov s výkonom 250 kW

Použitie

Kotly Wessex ModuMax série 100 sú určené na použitie v komerčných objektoch so strednou veľkosťou (do 360 kW) a majú jednotkový výkon 120 kW. Každý modul umožňuje moduláciu výkonu v pomere 5 : 1. Kotly série 200 sú určené na použitie vo väčších komerčných objektoch (nad 400 kW) a majú jednotkový výkon 250 kW pri rovnakom modulačnom rozsahu v pomere 5 : 1 ako kotly série 100. Kotly možno usporiadať nielen vodorovne, ale aj zvislo, a to až do výšky troch modulov, čo umožňuje maximálne využiť priestor. Kotly zostavené z dvoch alebo troch modulov sa dodávajú skompletizované vrátane združeného dymovodu.

Modulárny systém

Modulárny systém predstavuje kaskádu až troch modulovo riešených kotlov, ktoré sa upevňujú zvyčajne do spoločného rámu nad sebou a majú spoločné riadenie chodu aj odvodu dymu. Umiestnenie kotlov nad sebou výrazne ušetrí podlahovú plochu v porovnaní s klasickou kaskádou kotlov vedľa seba. Najnižší plynulo regulovaný rozsah výkonov ponúka rad 100 – s jedným najmenším modulom rádovo od 20 až 100 kW a s tromi od 20 do 300 kW. Najväčší rozsah v rade 200 je od 49 do 739 kW.

Kotolňa s výkonom 600 kW v Novomestskej radnici v Prahe (ModuMax 120/240ci + 120/360ci)

Konštrukcia

Úspech modulárnych kotlov Wessex nielen na britskom trhu je založený na niekoľkých konštrukčných faktoroch. Mimoriadnu priestorovú úspornosť, o ktorej sme sa už zmienili, dokresľuje parameter 750 kW na 1 m² podlahovej plochy. Modularita zároveň umožňuje lacnejšiu sériovú výrobu oproti nákladom na individuálnejší charakter výroby veľkých kotlov. Pritom sa však stále zachováva vhodnosť do ťažkých priemyslových nasadení – na rozdiel od kotlov, ktoré sú primárne určené do domácností. Modularita prináša aj zníženie požiadaviek na logistiku a montáž. Základným parametrom kompletizovaného kotla je šírka len 700 mm. Trojmodulový kotol s najväčším výkonom 740 kW a hmotnosťou 678 kg možno rozložiť na rám a samostatné moduly s hmotnosťou nižšou ako 180 kg. Ak je táto hmotnosť stále vysoká, možno z modulu demontovať horákovú skupinu, prípadne výmenník a tiež zberač kondenzátu. Jednotlivé diely sa potom dajú doslova vyniesť „na pleciach“ napríklad po úzkom schodisku do priestoru strešnej kotolne bez nárokov na pristavenie žeriava a vytváranie montážnych otvorov alebo po točitých schodoch do suterénu, kde sa žeriav nedá použiť. Vysoká životnosť je daná použitím vysokokvalitnej nehrdzavejúcej ocele na spaľovaciu komoru, výmenník a zberač kondenzátu.

Regulácia

Kotly Wessex majú reguláciu Siemens LMS, ktorá optimalizuje kaskádový charakter chodu modulov a možno ju rozšíriť tak, aby pokryla aj potreby zložitej sústavy. Predchodcom tejto regulácie bola LMU 64 – vytvorila štandard, s ktorým sa porovnávali ostatné regulácie. Súčasnú reguláciu LMS však Hamworthy neintegroval do svojich kotlov hneď po jej uvedení. Vzhľadom na priemyslový charakter kotlov ju najskôr v týchto kotloch testoval, čím sa vyhol klasickým drobným ťažkostiam, ktoré sa objavili v prvej fáze. Nová regulácia LMS sa tak do kotlov Wessex začala montovať až po odstránení problémov. Na českom trhu sa prvé kotly Wessex s reguláciou LMS objavili začiatkom tohto roka. Užívateľom to však neprinieslo nijakú dramatickú zmenu, lebo všetko, čo im ponúka nová regulácia, dokáže aj tá pôvodná.

Prevádzkové špecifiká

Základným špecifikom je široký modulačný rozsah jedného modulu 20 až 100 %, teda 6,7 až 100 % pri troch moduloch. To je základom vysokého stupňa využitia energie zemného plynu, lebo moduly sú riadené tak, aby čo najdlhší možný čas pracovali v optimálnych podmienkach – so zníženým počtom štartov a s čo najdlhším časom kondenzačnej prevádzky. Tepelný výmenník má nízku hmotnosť a veľmi malý vodný objem. Dokáže tak veľmi rýchlo reagovať na požadované zmeny výkonu. Táto prednosť si však vyžaduje, aby bol projekt kotolne a celej vykurovacej sústavy veľmi dobre technicky spracovaný a zároveň aby sa dodržali predpísané postupy pri montáži kotlov a ich sprevádzkovaní. Tento aspekt obmedzuje počet projektantov a inštalačných firiem schopných splniť požadované nároky. Výsledkom však je, že kotolne s kotlami Wessex sú minimálne poruchové a okrem ich inštalovania v prevádzkach s priemyselným charakterom stále pribúda aj počet ich aplikácií v bytových objektoch.

Zapojenie dvoch kotlov s výkonom 500 kW v objekte Apos Auto, Blansko

Optimalizácia návrhu

Pri spracovaní projektu a návrhu sústavy treba vziať do úvahy aj náklady na údržbu a servis po celý čas životnosti kotlov. Voľba kotlov s príliš malým výkonom neúmerne zvyšuje náklady na servis, zatiaľ čo voľba kotla s príliš veľkým výkonom znižuje možnosť zálohovania a zmenšuje spoľahlivosť zdroja tepla. Preto je dôležité vybrať kotly s optimálnym výkonom a voľbou vhodného počtu modulov dosiahnuť rovnováhu medzi nákladmi počas životnosti kotlov a spoľahlivosťou zdroja tepla.
Vo všeobecnosti platí, že:

presne prispôsobená veľkosť modulu znižuje počet potrebných modulov,
menší počet modulov znižuje náklady na servis,
tri moduly na kotol skracujú dĺžku inštalácie a znižujú náklady na inštaláciu,
integrované kaskádové riadenie zjednodušuje prevádzku,
jednoduchšie prerozdelenie záťaže znižuje opotrebovanie.

Prívod vzduchu, odvod spalín

Pretlakový horák umožňuje v prípade potreby a vykonania presného výpočtu odvedenie spalín do dĺžky potrubí niekoľko desiatok metrov. Z tohto pohľadu možno kotol umiestniť aj vo vnútri objektu. Zvláštnosťou kotlov radu 100 je možnosť inštalovať ich ako uzavreté plynové spotrebiče typu C s prívodom spaľovacieho vzduchu oddeleným od vnútorného prostredia kotolne (a teda s výrazne zníženými požiadavkami na riešenie kotolne) až do výkonu 3 × 120 kW, spolu teda 360 kW.

Printscreen monitora so zobrazením prístupu k funkčnému zapojeniu s kotlom Wessex cez webserver

Emisie a Ekologicky šetrný výrobok (EŠV)

Aj keď už doba pokročila, je dobré si pripomenúť, že táto česká značka, ale aj jej predchodkyne, napríklad v Nemecku Modrý anjel, mali motivovať spotrebiteľov k preferencii kotlov, ktoré získali takéto označenie na základe sprísnených emisných skúšok. Nositeľmi značky boli aj kotly Wessex. Trvalé sprísňovanie emisných limitov však ďalej viedlo k tomu, že dnes sa už na trhu neuplatnia kotly, ktoré by požiadavky Ekologicky šetrného výrobku nespĺňali, preto použitie tejto značky stratilo svoj význam.

Inštalácie v praxi

V súčasnosti sa s inštaláciou kotlov ModuMax a využitím tejto technológie možno stretnúť pri vykurovaní takých objektov, ako sú IKEA v Prahe-Zličíne, obchod Mall.cz či Novomestská radnica v Prahe. Na Slovensku vykurujú tieto kotly napríklad hotel Ďumbier v Brezne, výrobnú halu Vagónky v Trebišove či obchodné centrum Adria v Ružomberku.

Schéma zapojenia kaskády dvoch kotlov ModuMax s výkonom 250 kW