Nová technická pravidla pro přívod spalovacího vzduchu

Článek popisuje problematiku povinnosti zajištění přívodu spalovacího vzduchu dle nových TPG 908 02. Autor se podrobněji věnuje stanovení jednotlivých podrobností výpočtu a poukazuje na zásadní změny oproti předchozí verzi TPG. Zároveň se v článku objevují odkazy na navazující legislativní dokumenty a v neposlední řadě také základní možnosti návrhu větracích otvorů.

Recenzent: Roman Vavřička

1. Úvod

Od 1. 1. 2018 platí revidovaná technická pravidla TPG 908 02 s názvem Přívod spalovacího vzduchu do vnitřních prostorů se spotřebiči na plynná paliva s výkonem 50 kW a větším. Revidovaná technická pravidla nahradila TPG 908 02 z března 2010 s názvem Větrání prostorů se spotřebiči na plynná paliva s celkovým výkonem větším než 100 kW. Jak je patrné, došlo při revizi technických pravidel ke změně názvu i rozsahu jejich platnosti.

Na rozdíl od předchozího znění řeší revidovaná technická pravidla pouze přívod spalovacího vzduchu pro otevřené plynové spotřebiče v provedení A (bez připojení na spalinovou cestu) nebo B (s připojením na spalinovou cestu) se jmenovitým tepelným výkonem jednoho spotřebiče 50 kW a větším, umístěné ve vnitřních prostorech, nebo pro spotřebiče v provedení A i B umístěné v jednom vnitřním prostoru, pokud součet jejich jmenovitých tepelných výkonů je větší než 100 kW, i když ani jeden z nich nedosahuje jmenovitého tepelného výkonu 50 kW. Pod pojmem „spotřebič“ se rozumí i technologická zařízení spalující plyn, např. plynové motory a kogenerační jednotky. Revidovaná technická pravidla předpokládají, že přívod vzduchu a větrání prostorů s plynovými spotřebiči navrhne projektant vzduchotechniky a revizní technik plynových zařízení při výchozí nebo provozní revizi jednoduchým způsobem uvedeným v pravidlech ověří, zda je přívod vzduchu k plynovým spotřebičům, které odebírají spalovací vzduch z prostoru, v němž jsou umístěny (spotřebiče v provedení A nebo B), dostatečný. Revidovaná technická pravidla neřeší detekční systém se samočinným uzávěrem plynu, který je řešen v ČSN 07 0703.

Revize technických pravidel odstranila spory s umísťováním spotřebičů s přetlakovými a atmosférickými hořáky v provedení B do jednoho vnitřního prostoru, které je nyní možné, pokud:

• jejich současný provoz je vzájemně blokován, nebo
• jsou umístěny v uzavíratelných skříních, výklencích nebo přístavcích se samostatným přívodem spalovacího vzduchu z venkovního prostoru.

Při instalaci postačí umístění spotřebiče jednoho typu (např. s atmosférickým hořákem) do uzavíratelné skříně, která má samostatný přívod spalovacího vzduchu z venkovního prostoru. Spotřebiče druhého typu smí být potom umístěny přímo ve vnitřním prostoru.

2. Stanovení průtoku spalovacího vzduchu

Stanovení průtoku spalovacího vzduchu je v revidovaných technických pravidlech založeno na přibližném stanovení teoretického objemu spalovacího vzduchu potřebném pro dokonalé spálení 1 m_n³ plynu o spalném teple H_o > 3,8 kWh·m_n^–3. Teoretický objem spalovacího vzduchu V_min [m_n^3·m_n^–3] se přibližně stanoví podle empirického vztahu:

kde je:

• H_o– spalné teplo plynu [kWh·m_n^–3], viz tab. 1.

Objem spalovacího vzduchu V_skut [m³·m_n^–3] pro skutečné podmínky se stanoví podle vztahu:

kde je:

• V_min – teoretický objem spalovacího vzduchu [m_n³·m_n^–3];
• l – součinitel přebytku spalovacího vzduchu [–];
• t – teplota spalovacího vzduchu [°C];
• p – tlak spalovacího vzduchu [kPa].

Průtok spalovacího vzduchu V_S [m³·s^–1], který je třeba přivádět do vnitřního prostoru se spotřebiči v provedení A nebo v provedení B, se stanoví ze vztahu:

kde je:

• V_skut – objem spalovacího vzduchu pro skutečné podmínky [m³·m_n^–3];
• Q_J – jmenovitý tepelný příkon spotřebiče [kW];
• H_o – spalné teplo plynu [kWh·m_n^–3], viz tab. 1.

Sloučením vztahů (1), (2) a (3) a zohledněním typických skutečných podmínek dostaneme pro stanovení průtoku spalovacího vzduchu V_S [m³·h^–1], který je třeba přivádět do vnitřního prostoru se spotřebiči v provedení A nebo v provedení B vztah:

kde je:

• H_o – spalné teplo plynu [kWh·m_n^–3], viz tab. 1;
• l – součinitel přebytku spalovacího vzduchu [–];
• Q_J – jmenovitýtepelný příkon spotřebiče [kW].

Průtok spalovacího vzduchu, který je třeba přivádět do vnitřního prostoru, pro plyny se spalným teplem H_o > 3,8 kWh·m_n^–3 stanovený podle vztahu (4) vychází při součiniteli přebytku vzduchu l = 1 přibližně 1 m³·h^–1 na 1 kW tepelného příkonu. Z důvodu měnících se skutečných podmínek spalování se doporučuje při stanovení průtoku spalovacího vzduchu přičíst přirážku 10 %. Protože součinitel přebytku vzduchu l > 1, je v TPG 908 02 vztah pro stanovení průtoku spalovacího vzduchu V_S [m³·h^–1] zjednodušen do tvaru:

kde je:

• l – součinitel přebytku spalovacího vzduchu [–];
• Q_J – jmenovitý tepelný příkon spotřebiče [kW];
• 1,1 – koeficient zohledňující spalné teplo plynu a podmínky spalování [m³·h^–1·kW^–1].

Přičemž součinitel přebytku spalovacího vzduchu l [–] se stanoví podle vztahu:

kde je:

• CO_2max – maximální objemová koncentrace CO₂ v suchých spalinách při stechiometrickém spalování [%];
• CO_2skut – objemová koncentraceCO₂ v suchých spalinách změřená zkušebnou a udávaná výrobcem v dokumentaci spotřebiče [%].

Hodnoty CO_2max jsou pro různé plyny uvedeny v tab. 1. Při spalování zemního plynu je u kotlů vyráběných do roku 2016 objemová koncentraceoxidu uhličitéhove spalinách udávaná výrobci CO_2skut = 4,9 % až 5,7 % a u kotlů vyráběných od roku 2017 CO_2skut = 6,0 % až 6,2 %.

Tab. 1 • Orientační hodnoty spalného tepla Ho a maximální objemové koncentrace CO_2max ve spalinách nejčastěji používaných plynných paliv

Při provozních revizích plynových zařízení může chybět potřebná dokumentace a revizní technik potom v některých případech nezná hodnotu součinitele přebytku spalovacího vzduchu. Proto byl pro snadné přibližné stanovení průtoku spalovacího vzduchu V_S [m³·h^–1] přímo na místě instalace spotřebičů spalujících zemní plyn odvozen zjednodušený vztah:

kde je:

• c – přepočtový koeficient [m³·h^–1·kW^–1];
• Q_J – jmenovitý tepelný příkon spotřebiče [kW].

Přepočtový koeficient c je 1,1násobkem součinitele přebytku spalovacího vzduchu l a jeho hodnoty jsou uvedeny v tab. 2.

Tab. 2 • Přibližné hodnoty přepočtového koeficientu c pro zemní plyn

3. Vzduchová bilance vnitřních prostorů se spotřebiči

Pro každý vnitřní prostor s otevřenými spotřebiči v provedení A i B musí platit rovnost mezi přiváděným a odváděným vzduchem. Protože vypočtené rozměry otvorů pro přívod vzduchu se při návrhu obvykle zaokrouhlují na větší hodnoty, formuluje se vzduchová bilance vnitřních prostorů se spotřebiči jako nerovnost:

kde je:

• SV_S – součet průtoků spalovacího vzduchu, které je třeba přivádět do vnitřního prostoru se spotřebiči v provedení A nebo B [m³·h^–1];
• SV_OSP – součet průtoků spalovacího vzduchu, které je třeba přivádět pro všechny jiné než plynové spotřebiče se sáním vzduchu z vnitřního prostoru, v němž jsou umístěny [m³·h^–1];
• SV_T – součet průtoků vzduchu, které je třeba přivádět pro všechna technologická za­řízení se sáním vzduchu z vnitřního prostoru, v němž jsou umístěna [m³·h^–1];
• SV_OV – součet průtoků vzduchu odváděného z vnitřního prostoru všemi podtlakovými větracími zařízeními (např. pro hygienické účely), včetně odvodu vzduchu přirozeným vztlakem větrací šachtou, otvorem apod. [m³·h^–1];
• S_P – součet průtoků vzduchu přiváděného z venkovního prostoru do vnitřního prostoru se spotřebiči [m³·h^–1].

Větrací otvory pro přívod spalovacího vzduchu, které zajistí průtok spalovacího vzduchu přiváděného z venkovního prostorudo vnitřního prostoru se spotřebiči, se dimenzují podle grafu na obr. 1 vypracovaného doc. Ing. Alešem Rubinou, Ph.D. [1]. Průtok vzduchu jedním otvorem v sobě zahrnuje vřazené odpory při vtoku a výtoku vzduchu (výtokové součinitele), tlakovou ztrátu způsobenou osazenou mřížkou na obou stranách otvoru a zásadní okrajové podmínky, jako je jeho efektivní čistá plocha a tlakový spád. Ten je v daném případě definován jako tlaková diference Dp = 4 Pa. Pokud by byl tento tlakový spád způsoben pouze rychlostí větru na tomto otvoru, byla by rychlost větru cca 9,6 km·h^–1. Ale protože je nutné počítat i s rozdílem teploty mezi interiérem a exteriérem, je při střední „rozumné“ hodnotě rychlosti větru cca 5 km·h^–1, teplotní rozdíl cca 10 K.

Vzduchovody pro přívod spalovacího vzduchu, které zajistí průtok spalovacího vzduchu přiváděného z venkovního prostoru do vnitřního prostoru se spotřebiči, se dimenzují podle grafu na obr. 2 vypracovaného doc. Ing. Alešem Rubinou, Ph.D. [1]. U horizontálního přímého vzduchovodu byla při znalosti měrných tlakových ztrát daného materiálu a dalších okrajových podmínek, určena závislost průtoku vzduchu na jeho délce a průřezu. Počítalo se s tlakovým gradientem na okrajích vzduchovodů Dp = 4 Pa. Délka vzduchovodu má tedy zásadní vliv na množství transportovaného vzduchu potrubím o daném průřezu. Pro výpočet průtoku vzduchu bylo využito aproximace tlakové ztráty vzduchovodu v závislosti na jeho délce. Pro jednotlivé délky vzduchovodů potom platí vztahy uvedené v tab. 3.

Kolena a mřížky se zohledňují ekvivalentními délkovými přirážkami uvedenými v tab. 4.

  

Jak je patrné z výše uvedeného textu, platí grafy na obr. 1 a 2 jen pro přirozený přívod spalovacího vzduchu.

Při umísťování a dimenzování větracích otvorů v kotelnách je třeba vzít v úvahu zásady uvedené v ČSN 07 0703. Otvory pro přirozený přívod vzduchu se v kotelnách zpravidla umísťují u podlahy tak, aby jejich spodní hrana, byla nejvýše 0,3 m nad podlahou. Kromě otvorů u podlahy se v kotelnách zřizují ještě otvory pod stropem, jejichž horní hrana může být od stropu vzdálena nejvíce 0,3 m. Otvory pod stropem se doporučuje umístit ve stěně protilehlé otvorům u podlahy. Větrací otvory v kotelnách mohou sloužit také k větrání kotelen, a proto se při jejich dimenzování přihlíží také k výměně a teplotě vzduchu v kotelně. Větrání kotelen zajišťující hygienickou výměnu vzduchu a úpravu tepelně-vlhkostního mikroklimatu má navrhovat projektant vzduchotechniky.

U vnitřních prostorů se spotřebiči v provedení A je nezbytné zajistit také odvod spalin z těchto prostorů. V tomto případě musí větrání vnitřního prostoru navrhnout projektant vzduchotechniky. Postup výpočtu vychází z výpočtu průtoku vzduchu na základě ředění koncentrace množství spalin. Pro větrání vnitřních prostorů se závěsnými plynovými světlými a tmavými zářiči podle TPG 807 01 nebo jinými sálavými topidly na plynná paliva platí ČSN EN 13410.

4. Závěr

Revize technických pravidel TPG 908 02 znamenala jejich velké zjednodušení. Na základě požadavku byla tato technická pravidla přepracována tak, aby obsahovala jen požadavky na přívod spalovacího vzduchu a aby bylo možné tento přívod snadno zkontrolovat při revizích plynových zařízení. Větrání vnitřních prostorů se spotřebiči na plynná paliva (nejen kotelen, ale také výrobních hal apod.) musí ­řešit projektant vzduchotechniky, protože větrání prostorů musí, kromě přívodu spalovacího vzduchu, zajistit také hygienickou výměnu vzduchu, která, např. u výrobních hal, nespadá do oboru plynových zařízení. Taktéž tvorba vnitřního mikroklimatu uvedených prostorů spadá do profese vzduchotechnika.

Literatura

1. TPG 908 02 Přívod spalovacího vzduchu do vnitřních prostorů se spotřebiči na plynná paliva s výkonem 50 kW a větším (platná od 1. 1. 2018)
2. TPG 908 02 Větrání prostorů se spotřebiči na plynná paliva s celkovým výkonem větším než 100 kW (zrušena)
3. TPG 807 01 Vytápění závěsnými plynovými světlými a tmavými zářiči. Projektování, instalace a provoz
4. ČSN 07 0703 Kotelny se zařízeními na plynná paliva
5. ČSN EN 13410 (06 0219) Závěsná sálavá topidla na plynná paliva – Požadavky na větrání prostorů pro všeobecné použití vyjma domácností
6. RUBINA, A.; VRÁNA, J.: Jak se řeší přívod vzduchu pro spalování v TPG 704 01 a TPG 908 02. Plyn. 2017, č. 6, s. 244-251. ISSN: 0032-1761

---

New Technical Regulations for Air Combustion Intake

The article describes the issue of the obligation to ensure the supply of combustion air according to the new TPG 908 02. The author deals in more detail with the determination of the details of the calculation and points out the fundamental changes from the previous version of TPG. At the same time, references are made to the subsequent legislative documents and, last but not least, to the basic possibilities of designing ventilation openings.

Keywords: ventilation, combustion air, gas appliances, boiler rooms