Kotle na kapalná paliva: konstrukce, typy, přehled populárních modelů

Výkonné a úsporné kotle na kapalná paliva umožňují dosáhnout úplné nezávislosti na centralizovaném plynovodu. Při uvažování o instalaci zařízení je nutné seznámit se s jeho konstrukcí, principem fungování a provozními vlastnostmi.

Výběr kotle by měl být založen na porovnání vlastností a funkcionality různých modelů. Nezanedbatelným faktorem je reputace výrobce.

V tomto materiálu si povíme o druzích modelů topných kotlů na kapalná paliva, jejich výhodách a nevýhodách, a také se podíváme na několik oblíbených zařízení od známých značek.

Výhody a nevýhody kotlů na kapalná paliva

Kotle na kapalná paliva, přes svou schopnost efektivního vytápění budov a technickou dokonalost, nejsou tak běžné jako plynové nebo kotle na tuhá paliva.

Zařízení pracující na naftu nebo použitý olej je velmi populární v zemích západní Evropy.

K významným výhodám topného kotle na kapalná paliva patří:

1. Vysoká účinnost provozu. Účinnost většiny modelů dosahuje 95%. Palivo se spotřebovává prakticky beze ztrát.
2. Velký výkon. Výkon zařízení umožňuje vytápět jak kompaktní obytné prostory, tak i prostorné výrobní haly.
3. Vysoká úroveň automatizace provozu. Kotel funguje po dlouhou dobu bez zásahu člověka.
4. Nezávislost na zdrojích energie. S výjimkou elektřiny. V případě potřeby lze vystačit s generátorem.
5. Možnost přechodu na plynné palivo.

Existují i další výhody takového zařízení. Pro instalaci kotle není potřeba schválení a získání povolení. Navíc absence plynovodu výrazně usnadňuje montážní práce.

Potíže s instalací a provozem kapalinového kotle:

1. Vysoké náklady na nákup paliva. Při intenzivním používání zařízení může roční spotřeba paliva dosáhnout několika tun.
2. Pro skladování paliva se staví samostatná budova. Alternativně je v zemi vybudován sklad s nádobami z neprůhledného plastu nebo oceli. Důležitou podmínkou je ochrana před slunečními paprsky.
3. Agregát musí být umístěn v oddělené místnosti s dobrým větráním a výkonným odsáváním.
4. Pokud je dieselová kotelna umístěna těsně vedle domu, bude potřeba dodatečná zvuková izolace – hořák při provozu vydává hluk.

Při zařizování podzemních úložišť paliva je třeba brát v úvahu hydrogeologické charakteristiky oblasti.

U mnoha modelů je k dispozici klimatické nastavení kotle – nastavení komfortního teplotního režimu v domě s ohledem na venkovní teplotu.

Konstrukce a princip činnosti kotle

Kapalinové agregáty fungují na stejném principu jako plynové. Hlavní rozdíl spočívá v použití ventilátorového hořáku (trysky). Typ zařízení do značné míry určuje účinnost a hospodárnost provozu kotle.

Naši krajané považují instalaci kapalinového agregátu za alternativní způsob vytápění v podmínkách absence hlavního plynovodu centralizovaného zásobování plynem.

Hlavní pracovní části tepelného generátoru

Konstrukční prvky kotle na kapalné palivo:

• hořák;
• spalovací komora;
• tepelný výměník;
• kouřovod;
• řídicí jednotka;
• těleso.

Kapalinové topné zařízení je vybaveno potrubím s čerpadlem zajišťujícím přívod paliva a nádrží pro skladování paliva.

Pro zvýšení výkonu a účinnosti zařízení výrobci zdokonalují modely tím, že zařízení doplňují různými výměníkovými deskami a komínovými trubkami.

Hořák topného agregátu

Hlavní modul zařízení, který zajišťuje přípravu směsi paliva a vzduchu a dodává ji v množství potřebném pro udržení provozu tepelného generátoru.

Olejový hořák je ventilátorový. Přívod a vstřik paliva do spalovací komory probíhají pod tlakem – provádí se nucené vhánění vzduchu.

Standardní výbava hořáku pro olejový kotel:

1. Zapalovací transformátor. Generuje jiskru, díky které dochází k zapálení paliva.
2. Řídicí jednotka. Určuje fáze spouštění, provádí kontrolu a zajišťuje zastavení provozu hořáku. Je zajištěno připojení fotobuňky, zapalovacího transformátoru a snímače nouzového vypnutí.
3. Elektromagnetický ventil. Koriguje přívod paliva do spalovací komory.
4. Regulátor vzduchu s filtrem. Zařízení normalizuje přívod vzduchu a zabraňuje vnikání pevných částic.
5. Předehřívač. Mění stav paliva, snižuje jeho viskozitu. Čím tekutější palivo vstupuje do otvoru trysky, tím úsporněji se spotřebovává.
6. Přepadové potrubí paliva. Spojuje se s nádrží, kde se provádí ohřev paliva.
7. Žárová trubka. Přes potrubí tepelná energie proudí k místu ohřevu teplonosného média, které poté cirkuluje v topném systému.

Hořák může být původně zabudován do kotle bez možnosti zvýšení výkonu agregátu. Závěsné moduly umožňují zařízení upravit.

Nastavení závěsného hořáku provádí odborník doma. Výhoda modulu vestavěného v továrních podmínkách – rychlé uvedení kotelního zařízení do provozu.

Spalovací komora kotle

V podstatě se jedná o žáruvzdornou nádobu s vstupním a výfukovým otvorem. Zpravidla má kruhový nebo obdélníkový průřez.

Výměník tepla zařízení

Přes stěny výměníku tepla dochází k přenosu tepelné energie na teplonosné médium. V moderních modelech je povrch tohoto prvku proveden na principu radiátorového zařízení – to umožňuje maximálně využít tepelnou energii získanou při spalování.

Na přední sekci výměníku tepla je upevněn hořák a dvířka. Počet sekcí a plocha pokrytí výměníku tepla určují výkon kotle.

Komín pro kapalnopalivové zařízení

Odběr vzduchu probíhá z venku nebo z kotelny; jak ji správně vybavit, se dočtete v tomto materiálu.

Při přívodu zvenčí je vzduch přiváděn koaxiálním komínem nebo samostatným kanálem. Pro zvýšení účinnosti jsou spalinové kanály opatřeny ocelovými deskami – odcházející plyny vytvářejí turbulentní proudy, které snižují jejich rychlost. Tah přitom zůstává zachován.

Řídicí jednotka zařízení

Automatika je určena k udržování nastavené teploty. Pomocné funkce zlevňují provoz kotle. Z technického hlediska jsou nejpokročilejšími považovány bloky závislé na počasí, které mění teplotu ohřevu teplonosné kapaliny na základě údajů z venkovních čidel.

Princip činnosti tepelného agregátu je založen na přípravě směsi paliva a vzduchu s následným rozstřikem ve spalovací komoře.

Těleso topného kotle

Všechny prvky systému jsou uzavřeny v pevném tepelně izolačním tělese. Takový „obal“ snižuje tepelné ztráty a zvyšuje účinnost provozu kotle.

Z vnější strany je těleso polepeno vrstvou tepelně izolační fólie, která při zahřátí zůstává studená a chrání obsluhu před popálením.

Jak probíhá vytápění místnosti?

Celý proces generování tepla v kapalnopalivovém kotli a přenosu tepelné energie k topným radiátorům lze rozdělit do několika fází.

Fáze 1. Nafta nebo jiné palivo se nalévá do zásobníku. Palivové čerpadlo dopravuje kapalinu k hořákovému zařízení – v potrubí se vytváří tlak. Současně palivové čerpadlo pomocí čidel zjišťuje kvalitu paliva a procento jeho zahuštění.

Fáze 2. Motorová nafta vstupuje do přípravné komory. Zde dochází ke smíchání paliva se vzduchem, ohřevu a zkapalnění směsi.

Fáze 3. Směs paliva a vzduchu je přiváděna k trysce. Působením ventilátoru se směs rozstřikuje a palivová mlha se vznícuje ve spalovací komoře.

Fáze 4. Stěny komory se zahřívají. Díky tomu dochází k ohřevu výměníku tepla a teplonosné kapaliny. Ta vstupuje a cirkuluje v topném systému.

Fáze 5. Při spalování paliva vznikají plyny, které jsou odváděny komínem. Při úniku ven prochází kouř řadou teplosměnných desek a také odevzdává své teplo.

Při spalování paliva vzniká saze. Pro udržení účinnosti kotle na odpovídající úrovni je nutné stěny spalovací komory pravidelně čistit.

Druhy modelů na kapalná paliva

Všechny kotle na kapalná paliva lze klasifikovat podle následujících kritérií: oblasti použití, funkčnosti, typu regulace, materiálu výroby, druhu použitého paliva a způsobu montáže.

Podle oblasti použití

Hlavním ukazatelem, který určuje příslušnost topného zařízení k jednomu z typů, je výkon. Domácí modely se vyrábějí s výkonem od 6 do 230 kW. To je dostatečné pro vytápění malých domů o ploše 50 m² a velkých venkovských chat o ploše 2200 m².

Ukazatel výkonu určuje spotřebu paliva u olejového topného kotle – na výrobu 10 kW tepla je potřeba asi 1 kg nafty za hodinu. Domácí jednotky jsou navrženy na maximální povolený pracovní tlak – 4-6 bar.

Výkon průmyslových olejových kotlů se pohybuje od 500 do 12000 kW. Extrémně výkonné modely slouží k vytápění budov o ploše více než 15 000 m². Řízení průmyslových topných jednotek je plně automatizované.

Průmyslová kotelní zařízení se dělí na teplovodní a parní kotle. První ohřívají vodu pod tlakem, druhé generují přehřátou nebo sytou páru.

Vysoce výkonné tepelné generátory se používají v blokově-modulárních kotelnách – autonomních stanicích na výrobu páry a tepla. Parní generátory jsou žádané v potravinářském, nábytkářském průmyslu, dřevozpracujícím průmyslu, těžbě ropy a výrobě krmných směsí.

Podle funkcionality

Jednookruhové kotle jsou určeny výhradně pro vytápění místnosti. Připojují se k radiátorům a teplonosná látka cirkuluje v uzavřeném topném systému. Tato jednotka neohřívá vodu pro domácí potřebu – o to je třeba se postarat zvlášť instalací bojleru.

Dvouokruhové modely jsou funkčnější. Kotle zajišťují vytápění domu a dodávku teplé vody do různých odběrných míst (sprcha, umyvadlo atd.). V konstrukci zařízení je zabudován další výměník tepla pro zajištění dodávky teplé vody.

Dvouokruhové kotle jsou vybaveny průtokovým ohřívačem vody nebo zásobníkovým bojlerem. Při použití průtokového ohřívače bude voda chladnější než u vestavěné zásobníkové nádrže.

Podle způsobu regulace

Režim provozu kotle je určen typem instalovaného hořáku.

Podle typu regulace se všechna zařízení dělí do několika skupin:

• jednostupňové;
• dvou- a třístupňové;
• modulované.

Jednostupňové moduly fungují na principu střídavého zapínání a vypínání. Po zahřátí teplonosné látky na určitou teplotu plamen zhasne a po ochlazení se hořák opět zapne. Takové hořáky jsou málo účinné – vedou k nadměrné spotřebě paliva.

Hořáky s jedním režimem se instalují na kotle s výkonem nejvýše 200 kW. Přední společnosti postupně upouštějí od jejich používání.

Dvou- a třístupňová zařízení pracují v následujících režimech:

1. Dvoustupňové moduly pracují na 30 a 100 % výkonu. Po maximálním ohřevu vody se hořák přepne do režimu sníženého výkonu. To umožňuje snížit spotřebu paliva o 5–10 %.
2. Třístupňové pracují na 30–60–100 % výkonu. Je dosaženo úspornosti a vysoké tepelné účinnosti zařízení.

Modulované – proces spalování paliva je regulován v automatickém režimu. Na intenzitu plamene mají vliv: teplota uvnitř i vně budovy, kvalita paliva a nastavený režim. Rozsah změny výkonu je 10–100 % výkonu.

Mikroprocesorová automatika určuje složení směsi paliva a vzduchu, optimální rychlost přivádění paliva do trysek a tlak.

Modulačními hořáky jsou vybaveny kotle páté generace. Ve srovnání s dvou- a třístupňovými zařízeními jsou úspornější o 15 %.

Podle typu materiálu

Výrobci vybavují topné jednotky litinovými nebo ocelovými výměníky tepla. Materiál výroby ovlivňuje účinnost a životnost kotle.

Litinové modely se vyznačují dlouhou životností – více než 30 let. Jsou však poměrně „choulostivé“ a při kritickém rozdílu teplot mezi zpátečkou a přívodem mohou prasknout. Teplotní rozdíl vody na vstupu a výstupu by neměl překročit 20 °C.

Pokud bude kotel používán periodicky, například při návštěvách chaty, je lepší zvolit model s ocelovým výměníkem tepla. Žáruvzdorná ocel je méně odolná, ale dobře snáší teplotní výkyvy.

Kotel s ocelovým výměníkem tepla je levnější než analog s litinovým modulem. Modely z oceli jsou zastoupeny v produktové řadě společností Kiturami a Viessmann.

Podle typu paliva

Jako palivový materiál se v kapalinových kotlích nejčastěji používá nafta (motorová nafta) nebo odpadní olej. Navenek se naftové jednotky neliší od svých sourozenců pracujících na odpadní olej. Hlavní rozdíl je v technické složce.

Pro provoz kotle se používá čistá, certifikovaná motorová nafta. Při spalování paliva je tvorba popela minimální. To umožňuje použít v konstrukci topeniště a kouřové trubky menšího průměru.

Spalování odpadního oleje probíhá s bohatým výronem popela. V kotlích na odpadní olej uvnitř kouřových trubek není turbulizátor a veškerý sediment se ukládá ve speciální dýmové komoře. Doporučujeme Vám přečíst si i náš další článek, kde je podrobně popsána výhřevnost různých druhů paliv.

V zařízeních pracujících na odpadní olej se používají převodové a motorové oleje z automobilů. Tyto kotle je vhodné instalovat v autoservisech, na základnách zemědělské techniky a v automobilových podnicích.

Podle způsobu montáže

Podle způsobu montáže rozlišujeme nástěnné a stojací jednotky. Závěsné kotle jsou kompaktní, snadno se instalují, ale mají nízký výkon. Jejich výkon postačí na vytápění místnosti o ploše nepřesahující 300 m².

Stojací kapalinové kotle jsou objemnější a výkonnější. Patří sem všechny průmyslové jednotky a vysoce výkonné domácí modely.

Přehled modelů od předních společností

Významné místo na trhu topných zařízení zaujímají kapalinové kotle zahraničních výrobců: ACV, EnergyLogyc, Buderos Logano, Saturn, Ferolli a Viessmann. Z domácích společností se osvědčily Lotos a TEP-Holding.

Univerzální kotle ACV Delta Pro

Belgická společnost ACV nabízí modely řady Delta Pro S – dvouokruhové kotle s vestavěným bojlerem. Výkon topných jednotek je od 25 do 56 kW.

Kotle Delta Pro S jsou dodávány s hořákem dle výběru zákazníka – buď modelem BMV1 pro kapalná paliva, nebo BG2000 pro propan a zemní plyn.

Provozně-technické vlastnosti:

• materiál výměníku tepla – ocel;
• polyuretanová izolace pláště;
• provoz na naftu nebo plyn;
• ovládací panel s teploměrem a regulačním termostatem.

Kapalinový kotel se přizpůsobuje ročnímu období – je vybaven přepínačem „zima/léto“.

Účinnost kotlů Delta Pro S je 92,8 %. Doba ohřevu vody pro systém TUV závisí na výkonu zařízení a pohybuje se od 16 do 32 minut.

Zařízení EnergyLogyc – inteligentní automatika

Kotle na odpadní olej americké společnosti EnergyLogyc se od analogů liší automatizovanými procesy nastavení hořáku a spalování paliva.

Jako palivo se používá odpadní olej, nafta, rostlinný olej nebo petrolej.

V zařízení je zvětšena velikost topeniště a průřez kouřových trubek – to umožňuje efektivně využívat odpadní olej a snižuje množství prací na čištění kotle.

Kapalinové jednotky EnergyLogyc jsou vyráběny ve třech modifikacích:

• EL-208V – výkon 58,3 kW, spotřeba paliva 5,3 l/hod,
• EL-375V – výkon 109 kW, spotřeba paliva 10,2 l/hod;
• EL-500V – tepelný výkon 146 kW, spotřeba paliva 13,6 l/hod.

Maximální teplota topného média v uvedených modelech je 110 °C, pracovní tlak 2 bar.

Kotel EL-208V je vhodný pro vytápění prostor různého účelu: chat, skleníků, autoservisů, výrobních hal, skladů, soukromých domů a kanceláří.

Buderos Logano – německá kvalita

Společnost Buderos (Německo) vyrábí dieselové kotle, trysky, hořáky a další zařízení potřebná pro provoz topného systému. Rozsah výkonových charakteristik jednotek je 25–1200 kW.

Účinnost kotlů na kapalná paliva Buderos je 92–96 %. Zařízení pracuje v plně automatickém režimu, palivem je nafta. Tepelný výměník je vyroben z šedé litiny nebo oceli.

Kotelní zařízení Buderos Logano se vyrábí ve dvou sériích:

• Buderos Logano kategorie «G» – jsou určeny pro soukromé použití, jejich výkon je 25–95 kW;
• Buderos Logano kategorie «S» – zařízení pro průmyslové účely.

Jednotky se vyznačují aerodynamickým designem, pohodlným ovládáním a vestavěným tlumičem hluku.

Domácí kotle Buderos Logano jsou dodávány s vestavěnými a seřízenými hořáky pro motorovou naftu. Zařízení lze dovybavit čerpadlovou skupinou, bezpečnostním systémem a expanzní nádobou.

Kotle korejské firmy Kiturami

Stacionární dvouokruhové kotle Kiturami řady Turbo jsou určeny pro domácí použití. Výkon jednotek je 9–35 kW.

Charakteristické rysy modelu:

• zajištění vytápění a dodávky teplé vody pro prostory do 300 m²;
• tepelný výměník kotle je vyroben z vysoce legované oceli;
• dodatečný tepelný výměník TUV je z 99 % tvořen mědí, což zvyšuje účinnost vytápění;
• jako teplonosné médium je vhodná nemrznoucí směs a voda.

Charakteristickým rysem modelů Turbo je přítomnost turbocyklonového hořáku. Funguje na principu přeplňovaného motoru automobilu.

Ve speciální kovové desce dochází při vysoké teplotě k sekundárnímu spalování. To umožňuje ekonomicky spotřebovávat palivo a snižuje emise škodlivých látek do ovzduší.

Provoz Kiturami Turbo je možný v režimech: «Sprcha», «Spánek», «Přítomnost», «Provoz/Kontrola» a «Časovač». Ovládací panel je umístěn na přední straně skříně.

Závěry a užitečné video k tématu

Sledování videomateriálů pomůže pochopit konstrukci a princip činnosti topných zařízení na kapalná paliva.

Srovnání dieselového kotle a jednotky pracující na «odpadním oleji»:

O pravidlech výběru topného zařízení na kapalná paliva bude pojednáno v následujícím videu:

Kotle na kapalná paliva se vyznačují vysokou úrovní automatizace. Vytápění na bázi dieselových zařízení umožňuje dosáhnout autonomie a absence přísných pravidel pro dokumentaci je činí atraktivní nabídkou. Avšak řada podstatných nedostatků v údržbě kotelny udržuje poptávku po dieselových agregátech.

Pokud se zajímáte o výběr kotle na kapalná paliva, zanechte prosím své dotazy v bloku níže. Tam také můžete napsat užitečné rady k tématu článku nebo se podělit o zkušenosti s používáním podobného topného zařízení.