Stredné zdroje tepla

Do skupiny stredných zdrojov tepla patria zdroje s tepelným výkonom od 500 do 3 500 kW, ktoré sú schopné zásobovať tepelnou energiou na vykurovanie a prípravu ohriatej vody jednu alebo dve budovy. Zdroj tepla môže byť umiestnený buď v jednej zo zásobovaných budov, alebo v samostatne stojacom objekte.

Stredné zdroje tepla možno rozdeliť podľa druhu spaľovaného paliva, podľa prevádzkového tlaku a podľa druhu teplonosnej látky. Stredný zdroj tepla, respektíve kotol, môže fungovať na tuhé, kvapalné alebo plynné palivo. Kotly na tuhé palivá sú buď s horným, alebo so spodným spaľovaním. Najnáročnejšie na obsluhu sú neautomatické, ručné kotly, kde treba palivo mechanicky ukladať do násypnej šachty. Menej náročné sú poloautomatické kotly, pri ktorých obsluha pripraví palivo na zásobník, umiestnený mimo kotla. Z neho sa vlastnou hmotnosťou zosúva palivo na rošt. Moderné automatické kotly na tuhé palivá sú vybavené dopravníkom a pohyblivým pásovým roštom s automatickým riadením. Kotly na tuhé palivá sú konštruované buď ako liatinové článkové kotly, alebo ako oceľové kotly. Výhodou liatinových materiálov je odolnosť proti korózii, neznášajú však náhle teplotné výkyvy. Oceľové kotly sa skladajú zo spaľovacej komory a žiarových rúrok, ktorými prechádzajú spaliny. Majú však nižšiu tepelnú účinnosť. Kotly na kvapalné a plynné palivá sa rozdeľujú podľa prívodu paliva na atmosférické alebo tlakové. Kotly s atmosférickým horákom sú stacionárne. Moderné modely majú riadené predzmiešavanie plynu a spaľovacieho vzduchu, ktoré zaručuje minimálnu tvorbu emisií. Kotly s tlakovým horákom môžu byť teplovodné, horúcovodné a parné. Tlakové horáky na spaľovanie paliva sú sálavé alebo s plameňom. Stredné zdroje tepla s kotlami na kvapalné a plynné palivá možno rozdeliť aj podľa teplonosnej látky a tlaku na teplovodné a nízkotlakové, horúcovodné a strednotlakové.

Základné rozdelenie
Stredné zdroje tepla sa rozdeľujú do dvoch skupín, a to na nízkotlakové a strednotlakové. Nízkotlakové pracujú s tepelným výkonom od 500 do 3 500 kW, pričom teplonosná látka má teplotu do 110 °C. Strednotlakové zdroje majú tiež tepelný výkon od 500 kW vyššie, ale teplonosná látka má teplotu nad 110 °C. V oboch prípadoch sa na dosiahnutie spomínaného výkonu a teploty teplonosnej látky používa tuhé, kvapalné aj plynné palivo. Z tuhých palív prevláda čierne a hnedé uhlie. Na vykurovanie a prípravu teplej vody v kotloch na tuhé palivá sa však bežne používajú aj iné fosílne palivá – antracit, lignit a rašelina či upravené a zušľachtené palivá ako napríklad koks, brikety a drevené uhlie. Štiepky a pelety sú reprezentantmi ekologických obnoviteľných zdrojov energie z biomasy.

Kvapalné palivá, ktoré sa používajú do kotlov pre stredné domové zdroje tepla, rozlišujeme na ťažké, ľahké a extra ľahké. Najrozšírenejším a najuniverzálnejším kvapalným palivom je ropa. Podľa pôvodu a spôsobu úpravy sa rozdeľuje do štyroch skupín olejov: minerálne, dechtové, syntetické oleje a zvláštne kvapalné palivá, napríklad denaturovaný etylalkohol alebo benzol. Pri posudzovaní kvality vykurovacích olejov treba brať do úvahy ich výhrevnosť, viskozitu, bod vzplanutia a tuhnutia, obsah síry, popola a mechanických nečistôt. Plynné palivá sú zmesi horľavých a nehorľavých plynov. Najpoužívanejším plynným palivom je zemný plyn, menej sa používajú svietiplyn, propán-bután a bioplyn. Špecifickými umelými plynnými palivami, ktoré sa používajú prevažne na priemyselné účely sú napríklad vysokopecný, generátorový, koksárenský alebo vodný plyn. Prírodný zemný plyn má vysoký obsah metánu a je približne dvakrát ľahší ako vzduch. Delí sa na ropný a karbónový. Ropný zemný plyn predstavuje najdôležitejšie plynné palivo na výrobu tepelnej energie v stredných domových zdrojoch tepla. Upravuje sa sušením a oddeľovaním nežiaducich prímesí a mechanických nečistôt. Jeho transport sa realizuje plynovodom.

Vykurovacia sústava stredných zdrojov tepla
Vykurovaciu sústavu stredných zdrojov tepla tvorí zdroj tepla, potrubná sieť a vykurovacie telesá. Vykurovacie sústavy môžu byť parné, vodné alebo teplovzdušné. Všetky tri základné druhy teplonosných látok, ktorými sú para, voda a vzduch, majú rozličné fyzikálne vlastnosti. Podľa obehu teplonosnej látky vo vykurovacej sústave ich môžeme rozdeliť na systém s prirodzeným a systém s núteným obehom. Vykurovací systém s prirodzeným obehom sa nazýva aj veľkoobjemový. Využíva prirodzený vztlak teplejšej kvapaliny proti chladnejšej kvapaline. Systém s núteným obehom používa obehové čerpadlo, ktoré zabezpečí potrebný tlak. Je obľúbený a často využívaný, pretože umožňuje využívať nízkoobjemové vykurovacie telesá v miestnostiach a menšie rozmery rozvodného potrubia. Rozvody vykurovacej sústavy sa najčastejšie budujú z ocele, medi a plastov. Každý materiál má však odlišnú dĺžkovú a teplotnú rozťažnosť, preto jeho voľbou ovplyvňujete konkrétne riešenie vykurovacej sústavy ako celku.

Oceľové potrubie sa obyčajne spája zváraním, prípadne závitovými spojmi a upravuje sa náterom. Výhodou oceľových rozvodov sú nižšie zriaďovacie náklady, relatívna pevnosť aj pri vysokých teplotách a dobrá odolnosť proti mechanickému poškodeniu. Nevýhodou je najmä veľká prácnosť pri samotnej realizácii a nižšia životnosť materiálu. Medené potrubie – či už tvrdé, polotvrdé, alebo mäkké – ponúka dlhú životnosť, ale aj dobrú spracovateľnosť. Nevýhodou je vyššia cena a nevhodnosť kombinácie medi s inými kovmi, napríklad s hliníkom alebo pozinkovaným kovom. Plastové potrubie je v súčasnosti vyhľadávaným a populárnym materiálom pri budovaní rozvodov vykurovacích sústav. Na ústredné kúrenie možno použiť len niektoré druhy plastov s kyslíkovou bariérou, ktorá bráni prestupu kyslíka cez steny potrubia do vykurovacieho systému. Spoľahlivé a v praxi najviac používané je spájanie plastových rúr mechanickým spôsobom. Menej preferované je zváranie. Nespornými výhodami plastového potrubia je cenová prijateľnosť a primeraná životnosť. Nevýhodou je nižšia odolnosť proti vyšším teplotám a tlaku. V súčasnej vykurovacej technike sa za najprogresívnejšie materiály na rozvody vykurovacej sústavy považujú plastovo-hliníkové a plastovo-medené potrubia. Ide o spojenie vynikajúcich vlastností plastov s prednosťami kovov. Ich výsledkom je pevnosť, tvarová stálosť a neoceniteľné antidifúzne vlastnosti potrubia.

Rovnako významné na efektívne fungovanie vykurovacej sústavy sú armatúry. A to tak uzatváracie, regulačné, zmiešavacie, bezpečnostné a termostatické, ako aj doplnkové.

Domová kotolňa
Domová kotolňa, v ktorej je umiestnený stredný zdroj tepla, musí vyhovovať viacerým predpisom a normám. Musí spĺňať mnohé stavebné, konštrukčné, dispozičné, bezpečnostné, hygienické a technické zásady. Dôležitý je jej vplyv na vnútorné a vonkajšie okolie. Preto musí byť miestnosť domovej kotolne v prvom rade dostatočne osvetlená (prirodzene alebo umelo) a odvetrávaná. Kvalitná výmena vzduchu je bezpodmienečnou podmienkou fungovania prevádzky, najmä z hľadiska bezpečnosti osôb. Okná a dvere miestnosti nesmú byť utesnené, pričom dvere sa majú otvárať smerom von. Domová kotolňa musí vo vnútri disponovať dostatočným manipulačným priestorom. Nesmú sa v nej skladovať žiadne horľavé materiály. Pri zriaďovaní domovej kotolne a výbere typu kotla dbajte na to, aby hluk, ktorý sa z nej bude šíriť, neprekročil povolenú hranicu hlučnosti. Z tohto pohľadu je dôležité aj naplánovanie účelu a využitia priľahlých miestností. Pri plánovaní umiestnenia zdroja tepla je dôležité celkové technicko-ekonomické posúdenie návrhu. Odporúča sa umiestnenie v centre spotreby tepla s čo najkratšími rozvodmi k vykurovacím telesám, aby sa minimalizovali tepelné straty.

Autor: Andrea Rozborová
Foto: Buderus, R. Freund, JAGA, Verner, Viessmann