V Česku bývá zvykem, že bydlíte-li v bytovém domě, je do bytu zavedeno ústřední vytápění a také teplá užitková voda. Plyn se používá jen na vaření a postupně je vytlačován elektrickými spotřebiči. Jen hodně staré bytové domy používaly přímé vytápění plynovými kamny. V Nizozemských bytech nejčastěji potkáte ústřední topení, ale čidla na rozpočítávání spotřebovaného tepla mezi sousedy byste na radiátorech hledali marně – každý byt má totiž svůj vlastní kotel na zemní plyn.

Po svém posledním výletu do Česka na začátku října jsem se vrátil do běžící topné sezóny. A zatímco hlavní uzávěr vody už žádné problémy nedělá, pozlobil mě tentokrát hlavní uzávěr plynu. Ačkoli šel otevřít velmi lehce, plyn nefungoval. Po několika zoufalých minutách zkoumání, co by mohlo být špatně, opakovaném otevírání a zavírání uzávěru a hledání případného resetovacího tlačítka, které na sobě mají některé redukční ventily (žádné jsem nenašel), jsem se zařekl, že už vážně nebudu radši nikdy nic zavírat. V okamžiku, kdy jsem konstatoval, že budu muset zavolat odbornou pomoc, jsem zjistil, že nějaký plyn z varné desky konečně vychází - jen tedy několik desítek sekund nechtěl hořet, jako by se bytové vedení z nějakého důvodu zavzdušnilo. V každém případě problém se opravil a já se mohl začít těšit z příjemnější vnitřní teploty.

Ovládací panel kotle

Tato událost mě donutila věnovat pozornost kotli, který jsem doteď ignoroval. Jedná se o kondenzační plynový kotel Vaillant EcoTec Plus se jmenovitým výkonem 24 kW a průtokovým ohřevem teplé užitkové vody. Ten napájí celkem čtyři radiátory, dva na každé vnější stěně bytu. Je jasné, že výkon kotle je naprosto neadekvátní instalovanému výkonu radiátorů. Ostatně v Česku používáme plynový kotel o stejném výkonu pro vytápění rodinného domku se šesti obytnými místnostmi a pětinásobnou podlahovou plochou.

Jak jsem zjistil, toto je velmi běžné uspořádání Nizozemských bytů. Nizozemsko je také průkopníkem kondenzačních kotlů, které tu byly představeny už v roce 1981.

Proč tak výkonný kotel?

Když jsem přemýšlel nad tím, proč je ten kotel tak výkonný a proč se nedělají méně výkonné, vzpomněl jsem si na jednu oblíbenou konstantu z fyziky na základní škole: měrnou tepelnou kapacitu vody, která je 4180 J kg-1 K-1.

Pokud za jednotku Joule dosadíme součin Wattu a sekundy, dostaneme mnohem praktičtější vyjádření kapacity jako 4180 Wattsekund na kilogram a Kelvin. K vyřešení otázky, jaký výkon potřebuje průtokový ohřívač vody, aby skutečně vodu ohříval během průtoku, nám zbývá zjistit rychlost, jakou voda teče. Provedl jsem jednoduché měření a vypadá to, že mi z kohoutku vyteče zhruba 120 gramů vody za sekundu. Výstupní teplota je nastavena na 65 stupňů, to znamená, že budeme chtít každou sekundu ohřát 0,12 kilogramů vody přibližně o 50 Kelvinů. Po dosazení nám vyjde: 4180 W s kg-1 K-1 · 0,12 kg · 50 K / 1 s = 25,08 kW.

Řešíme zpoždění průtokového ohřívače

Nevýhoda průtokového ohřívače je především v tom, že ohřev je spuštěn teprve otevřením vodovodního kohoutku a kotli trvá asi 10 sekund, než začne produkovat teplo. Výsledkem je, že po otevření kohoutku to trvá 15 sekund, než začne téci teplá voda. Upozorňoval mě na to realitní makléř už při prohlídce bytů s tím, že je to Nizozemský standard.

Ve skutečnosti jsem zjistil, že můj kotel je vybaven i takzvaným komfortním režimem ohřevu teplé vody, při kterém udržuje výměník trvale předehřátý. Když jsem tento režim zapnul, začala teplá voda téci už přibližně 5 sekund po otevření kohoutku, což je výrazné zlepšení. Bohužel jsem režim objevil až uprostřed topné sezóny, takže zatím nedokážu odpovědět na otázku, kolik plynu navíc komfortní režim spotřebuje – předpokládám, že během toplné sezóny by případné měření nebylo vypovídající, protože množství spotřebovaného plynu každý den velmi výrazně kolísá podle počasí.

Kondenzační kotel jako perpetuum mobile

Plný výkon kotle je tedy nezbytný pro průtokový ohřev teplé vody, pro vytápění je potřeba výkon výrazně menší. Naštěstí se moderní kondenzační kotle, jako je ten můj, pyšní širokou modulací výkonu už od 17 procent, tedy v mém případě od 4 kW. Výrobce také píše o účinnosti až 108 procent. Tahle informace mě donutila zdvihnout obočí, protože trochu zavání perpetuem mobile.

Věc se má tak, že kondenzační kotel nad rámec běžného spalování zemního plynu, při kterém vzniká především oxid uhličitý a vodní pára, dokáže odevzdat i teplo, které vznikne právě kondenzací vodních par ve spalinách. Tahle energie je jaksi navíc, protože se s ní při měření účinnosti běžných kotlů nepočítalo. Aby byly kondenzační kotle porovnatelné s těmi klasickými, používá se pro ně stejná škála a to logicky vede k účinnosti přesahující sto procent. I přesto se ale trubka vedoucí do komína za provozu ohřívá, místo aby chladla, takže perpetuum mobile se nekoná.

Kondenzační kotle mají tím větší účinnost, čím víc se jim podaří ochladit spaliny. Je proto důležité používat je s co nejnižší teplotou otopné vody, resp. co nejnižší teplotou zpátky se vracející otopné vody, která slouží jako chladivo kondenzátoru. To může být u poddimenzované zátěže problém.

Vyšší účinnost při pomalejší reakci

Na svém kotli jsem objevil výchozí nastavení teploty otopné vody, tedy 75 stupňů Celsia. Je to tak i doporučené výrobcem pro případ, kdy je kotel spínán prostorovým termostatem – kotel tak dodává největší možný výkon a topná soustava tedy reaguje nejrychleji. Cenou ale je, že jakmile se teplota zpětného potrubí stoupne nad nějakých 55 stupňů, přestane docházet ke kondenzaci par a účinnost klesne na hodnotu srovnatelnou s obyčejným kotlem.

Vyzkoušel jsem nastavit teplotu otopné vody na 55 stupňů. Nepozoruji žádné negativní efekty, naopak je příjemné, že radiátory tolik nepálí. Kotel podle indikace na displeji jede v podstatě trvale na nejnižší výkon a odstavuje se, když je cílová teplota překročena.

Prostorový termostat s funkcí krádeže proudu

Kotel je ovládán jednoduchým prostorovým termostatem řady Honeywell T87G. Je to zde velmi obvyklý kulatý termostat, který nemá žádná ovládací tlačítka, ale ovládá prstencem kolem displeje, kterým se volí požadovaná teplota.

Termostat T87G

Termostat je připojen ke kotli nízkonapěťovým dvoudrátovým vedením, které má naprázdno napětí 24 voltů. Je to zřejmě standardní rozhraní pro termostaty, které se používá třeba i v USA a můj oblíbenec Alec z Technology Connections o tom zpracoval 17 minut dlouhé video.

Co je na tomto termostatu pěkné je, že nepotřebuje žádné baterie, místo toho žije ze superkondenzátoru, který je za běžného provozu nabíjen velmi malým proudem – tak malým, že ho kotel ignoruje a nespíná. Po vypnutí proudu vydrží ještě asi půl hodiny, pak všechno zapomene – pokud by si tedy něco pamatoval. Vzhledem k tomu, že nemá ani hodiny, ani žádný program, vlastně nemá ani co zapomenout.

Záchody bez teplé vody

Určitou zajímavostí Nizozemska je pro mě i to, že ve veřejných budovách, které jsem navštívil, tekla na záchodech jen studená voda, což by v Česku nepochybně kolaudací neprošlo. Veřejné budovy tedy nejspíš teplou užitkovou vodu vůbec nerozvádí a místo toho používají malý průtokový ohřívač přímo u kohoutku, ale jen tam, kde je to nezbytné.

Například v kanceláři je teplá voda k dispozici jen v kuchyňských koutech. A musím říct, že mě trochu šokovalo, když jsem poprvé uviděl kolegu, jak si vzal hrnek, dal do něj sáček čaje a celé to zalil vodou z kohoutku!

Kohoutek místo rychlovarné konvice

Pak mi bylo vysvětleno, že nejde o jen tak obyčejný kohoutek, ale takový, který kromě teplé a studené vody nabízí také instantní vařící vodu. Zařízení je na intranetu označené jako Quooker ale pohled pod dřez odhalil, že jde ve skutečnosti o konkureční zařízení Grohe Red.

Grohe Red v kanceláři

Když se vrátím ke svým výpočtům výše, je jasné, že pro instantní výrobu vařící vody je potřeba výkon, který běžná elektrická zásuvka není schopna dodat. Konkrétně při ohřevu příkonem 3680 W (230 V 16 A) o 85 Kelvínů dostaneme za každou sekundu: 1 s · 3680 W / 4180 W s kg-1 K-1 / 85 K = 10 g vody, což by pro kohoutek nestačilo.

Ve skutečnosti instantní kohoutky používají malý, téměř dokonale tepelně izolovaný bojler, který udržuje zásobu vody předehřáté na 110 stupňů. Protože je voda v potrubí pod tlakem, je i při této teplotě v kapalném skupenství. Teprve otevřením kohoutku dojde k poklesu tlaku a vytékající voda okamžitě začne vařit. Díky tomu je zařízení prý i relativně bezpečné, protože vařící voda formuje malé kuličky, které při letmém styku s kůží rychle odletí – podobně jako třeba při styku s kapalným dusíkem.

Bojler je tak dobře izolovaný, že k udržování vody na teplotě stačí asi 10 Wattů. Provozování zařízení tedy nestojí víc než třeba provoz Wi-Fi routeru. A podle údajů výrobců dokáže zařízení dlouhodobě elektřinu ušetřit, protože ohřívá jen přesně tolik vody, kolik je potřeba.

K plynu vás už nikdo nepřipojí

Ačkoli je popsaný způsob vytápění tím nejběžnějším, už mu poměrně výrazně zvoní hrana. Země se totiž zavázala být do roku 2050 klimaticky neutrální a do roku 2030 produkovat o 49 % CO2 méně, než v roce 1990. Jedním z prostředků, jak toho dosáhnout, je omezení používání zemního plynu, neboli aardgasvrij.

Od prvního července 2018 vám do nové budovy plyn nezavedou, každý rok od něj podle plánu naopak odpojí 50 až 200 tisíc domácností. Opatření je samozřejmě poněkud kontroverzní – většině domácností nezbývá než přejít na ohřev pomocí elektřiny, která je v současnosti ze dvou třetin vyrobena v plynových elektrárnách. Dlouhodobě to ale smysl nejspíš dává – velké elektrárny se nakonec možná mění snáze než miliony malých plynových topenišť.

V modernějších městech se už teď místo plynu používá dálkové vytápění, třeba odpadním teplem z blízké spalovny nebo elektrárny. K teplovodnímu potrubí jsou přímo připojeny i rodinné domky, kterým tak stačí pouze radiátory a výměník pro ohřev teplé vody. Ve skříňce měřičů je místo plynoměru malý výměník pro ohřev vody a několik trubek s měřičem množství spotřebovaného tepla.

Předávací bod dálkového vytápění

Jenže spousta dálkového vytápění pálí buď zemní plyn (!) nebo dokonce biomasu, ze které se uvolňuje dvakrát více CO2 než z plynu. Tahle nelogičnost byla nedávno tématem místního „šťastného pondělí“:

Nevýhodou dálkového vytápění je, že na rozdíl od elektřiny a plynu netvoří jednotnou síť s více dodavateli, ale jde vždy o ostrovní provozy jednoho konkrétního provozovatele. Aby nemohl zneužívat svého monopolního postavení, platí tu zákon, že teplo z dálkového vytápění musí být nejvýše tak drahé, jako obdobné vytápění plynem.

Pokud se ovšem vyměňují kondenzační plynové kotle za dálkové vytápění, kde se v kotelně topí plynem, nevypadá to jako úplně šťastné rozhodnutí vzhledem k obecně nízké účinnosti dálkového přenosu tepla. Mnohem větší efekt by nejspíš mělo důsledné tepelné izolování starých domů, zejména těch středověkých, které byly postaveny jako skladiště a teplo z nich uniká ve velkém.