Jak použít elektrokotel jako záložní zdroj kotle na uhlí?

[Jan Bruthans]

Původní otázka:     Elektrokotel jako záložní zdroj?

Můj dotaz je tak trochu na pomezí elektro-topeno-automatizačním, proto se malinko rozepíšu. Otázky v textu plus budu vděčný za všechna doplnění a komentáře, aneb třeba by se to celé dalo udělat ještě malinko jinak...

Výchozí situace: Postarší RD po celkové rekonstrukci, včetně úplné rekonstrukce elektřiny. Tarif 45d, 3x25A, hlavní rozvodná skříň a 3x podružná, každá obsahující vlastní chránič pro celou skříň a dvě obsahují relé pro NT. Instalovaná elektrická zařízení - sklokeramická deska + trouba, 2x bojler (100-200l),  doplňkové vytápění podlah odporové (celkem cca 1,5kW).

Vytápění řešeno krbovými kamny (2x, 12kW + 6kW - jaro&podzim),  automatický uhelný kotel Ekoefekt (24kW, zima),  plus zmíněné doplňkové vytápění keramických podlah (kuchyně, koupelny... - celoročně).
Regulace uhelného kotle přes automatický ekvitermní systém, tedy primární&sekundární okruh s 4cestným ventilem (servopohon),  včetně hlídání nízkoteplotní koroze. Standardní teplota otopné vody v sekundárním okruhu 50-70°C, teplota vody v primárním okruhu 80-90°C (cyklicky).

Úvaha: Momentálně řeším situaci, že bych chtěl doplnit záložní zdroj tepla (automatický kotel vydrží 1-3 dny podle venkovní teploty, takže řeším situaci, jak odjet na týden na hory. Plus chci vyřešit situaci, kdy uhlí dojde (zdržím se v práci, zablokovaná násypka, atd). Nejdná se mi tedy o zdroj o srovnatelném výkonu, ale o zálohu s předpokládanou dobou běhu do 2 týdnů /rok.

Zvažuji tedy elektrokotel o 12kW, který bych připojil na primární okruh kotle přes jeden 3cestný ventil (se servopohonem, na vstupu do kotle) a obyčejné "T" (na výstupu z kotle). Elektrokotel nepotřebuje oběhové čerpadlo ani expanzku (to všechno už v instalaci je). Proto jsem zavrhl klasický kotlík o uvažuju o něčem takovémto:

Ovšem kladu si otázku, jestli nebude na závadu nižší teplota vody (havarijní termostaty jsou už na 90°C). Kotelna by pak dostala vlastní podružný rozvadeč, pro který už je z hlavního rozvaděče natažen kábel CYKY 5x4 - zatím je odjištěn 3x20A (jako všechny ostatní podružné rozvaděče),  ovšem při zachování kaskády bych tam tedy asi dal 3x22A a samotný kotel by pak byl jištěn 3x20A. Má smysl do tohoto rozvaděče dávat i chránič, nebo je to zhola zbytečné?

Další úvaha jde tím směrem, jestli je šťastné použití 3xtělesa o 4kW (230V). Spínat takováhle tělesa sekvenčně je poněkud zbytečné, ne? Nebylo by pro mne výhodnější mít dvě takováhle tělesa.  U nich bych mohl řešit spínání s prodlevou (přeci jen 12kW "štos" se mi zdá dost).

Regulaci celé téhle legrace (včetně automatického náběhu elektrokotle při poklesu teploty systému a dálkového ovládání přes internet) bych asi řešil přes iDO (http://hw.cz/ido) s tím, že bych si naprogramoval vlastní ekviterm).
Ev. námitka, že 3x25A (tedy odjištění kotle 3x20A) není "zas tak moc" odrážím tím, že a) jedná ze o záskok, takže v tu dobu asi vařit nebudem, b) mám dům docela prodrátovaný, takže mohu do příslušných skříní doplnit další relé a odstavit např. bojlery, když pojede kotel. Anebo holt v nejhorším přidat ampéry, no...

Takže, vidíte nějaké zásadní slabiny takhle nadhozeného systému?

[Václav Pešek]

měl jsem podobný strach s d45d a jističem 3xB25 když jsem propočetl, že nakonec bude příkon přímotopů cca8kw, obavy mne opustily stejně jako nutnost přednostních relé - pokud to bude trochu s rozumem rozfázováno.

ovšem u vás bude odběr každého tělesa 18A což je dost, tam budou asi přednostní relé potřebná, možná by bylo záhodno zkusit navýšit hlavní jistič, pokud je to technicky možné

[Radek Červený]

Jištění 3x20A vám 12kW udrží. Dávat chránič před kotel je věcí úvahy, jeden kolega píše chránič je chránič, topnice na straně druhé mají unikající proudy. Je to na zvážení, osobně bych kladl velký důraz hlavně na kvalitní pospojování a uzemění neživých částí. Pokud už by tam ten chránič byl, tak ho dejte jen pro obvod kotle samostatně.
Připínání topnic po 4 kW k síti je takřka nezbytné. Je to jedna z připojovacích podmínek distributora. Neměl byste používat zařízení, které bude způsobovat rázy do sítě ( to platí i při odpojení ). Píšete sice, že kotel na uhlí má 24 kW, ale nepíšete, jakou tepelnou ztrátu má objekt. To je poměrně důležité u této úvahy. Pak bychom třeba také zjistily, že při venkovní teplotě nad +5°C stačí na vytápění 8 kW. Pak už by to byla jen otázka toto říct softweru. Pozor na doběh teploty topnic při vypnutí, je nutné ještě říct čerpadlu, aby mělo doběh, jinak může dojít k přetopení.

P.S. Koukal jsem na to IDO, nechci to nějak hanit, ale osobně mám raději regulátory, které byly k tomuto účelu vyvynuty a jsou vyzkoušené. Napsat si vlastní software na aplikaci obnáší vždy metodu pokus - omyl a spoustu dolaďování za provozu, což je časově náročné. To ale neznamená, že je to nereálné. Hodně lidí se dnes nechá zmást třeba ethernetovým připojením a možností on-line přístupu. Ovšem u MaRky je toto víceméně pouze hračka, kterou párkrát zkusíte a víc ji využívat nebudete. Dobře navržená MaRka tento on-line přístup v provozu nepotřebuje a běží zcela automaticky bez zásahu obsluhy k plné spokojenosti uživatele. Pokud si chcete hrát, raději pouvažujte o IRC regulaci jednotlivých místností domu, tam můžete získat mnohem víc.

[Jan Franěk]

V podstatě vše vám popsal důkladně Radek Červený. Jen jednu maličkost bych asi dodal. Opravdu potřebujete kvůli maximálně dvou týdnům celý tento systém? Osobně bych to řešil jen temperováním domu a k tomu by mi stačilo zapojit do serie s kotlem na uhlí, nebo krbovou vložkou, ten elektrokotel.
Samozřejmě chápu výhody regulace a řízení na dálku, ale jen pokud to budete využívat v nějakém rozsahu. Příjde mi to jako s kanonem na vrabce. Ale nezatracuji to. Jen si myslím, že to chcete zbitečně komplikovat. Sám to doma takto používám už asi 5 let a nemám s tím žádný problém. Pokud mi kotel na uhlí dohoří, sepne se elektrokotel a vše je v pohodě. Když tuto funkci nechci, prostě ho vypnu a je to.

Jestli ale máte potřebu ovládání na dálku, tak můžete tím spínat třeba plný výkon elektrokotel, před návratem domů z hor. To je rozumné a logické. Musíte si ale nejdříve ujasnit priority, co chcete a co vlastně opravdu potřebujete a pak i podle finační stránky vybrat ideální řešení. Ne vždy je to nejdražší řešení správné a naopak.

[Martin H.]

Opravdu potřebujete kvůli maximálně dvou týdnům celý tento systém?

V tomto zmysle nevidím žiadny dôvod komplikovať si život ekvitermikou - a dokonca vlastnou! - pre záložné kúrenie či temperovanie počas neprítomnosti. Obyčajný termostat vám spraví rovnako dobrú službu. Možno budú teploty trochu viac kolísať, no ale komu to bude vadiť, keď v dome nikto nie je ?

[Jan Bruthans]

Aktuální uhelný elektrokotel ekviterm mít musí (je to přeci jen x-krát 100l vody),  spíš jde o to, že dobastlovat tam jen řízení záskoku se mi zdá zbytečné, naopak vlastní ekviterm mi umožní zároveň používat data z teplotních čidel pro další účely.
Nerad bych zapojoval elektrokotel do série s uhelným, protože bych si zbytečně prodloužil primární okruh a pak mít neustále elektrokotel zahřátý na 80-90°C, což dělá ten uhelný... Při paralelním uspořádání to bude přeci jen o chlup méně... asi ;-)
Čerpadla vzhledem k ekvitermu jedou celou zimu, takže doběh chci řešit spíše při výpadku proudu (což dělá malinko problém už nyní s tím uhelným) - to vyřeší malá UPS.
Co se týká toho sekvenčního spínaní topnic. Takhle, jak to má ten kotel (3x4kW á 230V) by se sice spínalo po 4kW, ale šlo by to vždy na jednu fázi. Při použití topnic 2x6k3 á 400V) bych sice spínal 6kW, ale vlastně jen 2kW/fáze... Nebylo by to tedy lepší?
Jinak finančně se mi to nezdá tak špatné - kotel potřebuju tak jako tak (cca 7500 Kč),  k tomu ten servo a kohout (cca 1500 Kč) a to iDO + čidla (do 10 000). A umožní mi to i snížit regulovanou teplotu při naskočení elektra, zatímco kdybych nechal současný ekviterm, tak mu budu asi dost špatně vysvětlovat, jak do té teploty sáhnout...

[Krýdl Petr]

Jedna malá technická poznámka, budete-li si dělat elektrokotel sám a instalovat klasické topné spirály (závitové) doporučuji volit větší rozměry elektrokotle a využít funkci samotížky i když máte v systému čerpadlo (polohou a tvarem elektrokotle).
Ty větší rozměr elektrokotle vám nezpůsobí nepříjemný hluk při vyšší teplotě vody. Je to jako když se ve varné konvici začne ohřívat voda, v topení je to velmi nepříjemné.
Regulaci si asi vyřešíte po svém ale pozor na uzavírání a odstavování elektrokotle přes uzávěry nebo ventily je to nebezpečné. Doporučuji volit "blbuvzdorné řěšení" na úkor malých ztrát.
 

[Jan Bruthans]

Regulaci si asi vyřešíte po svém ale pozor na uzavírání a odstavování elektrokotle přes uzávěry nebo ventily je to nebezpečné. Doporučuji volit "blbuvzdorné řěšení" na úkor malých ztrát.

, počítal jsem s tím, že elektrokotel bude v primárním okruhu paralelně s uhelným kotlem, na jedné straně bude trojcestný ventil se servem a na druhé obyčejné "T" - takže pod tlakem budou vždy dvě větve, ale voda bude proudit jen jednou... Nebo je to málo blbuvzdorné?

[Krýdl Petr]

Je vidět, že máte přehled a přemýšlíte. Vždycky ale musíte počítat s tou nejhorší havarijní variantou problému co může nastat tzn. ohlídat si teplotu, tlak a přístrojové selhání.
 

[Jan Bruthans]

   za (spíše až nezaslouženou) chválu 
Je mi jasné, že míříte k situaci, kdy servo nepřepne, takže voda neproudí a přitom jede elkotel. Nejsnazší je ta teplota, od toho je tam havarijní termostat.
Větší problém je tlak - ani současný systém tohle neumí, uhelný kotel nijak tlak nehlídá, má zas jen havarijní termostat.
iDo používá systém 1wire čidel, ovšem zatím jsem nikde nenašel 1wire čidlo na tlak vody - to by bylo velmi snadné, hlídání rozmezí, jinak natvrdo odstav (obou) kotlů. Napadá mne takové zemědělské řešení, kdy pod přepadem přetlakového ventilu by byla detekce vlhkosti a tedy při přetlaku by to opět vše odstavilo. Otázkou zůstává spolehlivost takového řešení (falešné poplachy?) a nemožnost detekce úniku třeba při prasknutí nějaké trubky topení...
Zase se ukazuje, že udělat "trotlfest" zařízení je složitější než co jiného...

[Martin H.]

iDo používá systém 1wire čidel, ovšem zatím jsem nikde nenašel 1wire čidlo na tlak vody - to by bylo velmi snadné.

1Wire má obvod DS2438, vývod č.4 je vstup A/D prevodníku 0-10V, tam môžete pripojiť akýkoľvek senzor, ktorý prevedie napr. tlak na napätie.

[Václav 3]

Já osobně bych volil teplovodní zapojení kotle  do serie s kotlem uhelným jak radí kol. Franěk, sám tento systém také využívám v kombinaci s kotlem na dřevo a za mnoho let provozu nebyl nejmenší problém a dobrou izolaci nádoby, aby nebyly zbytečné tepelné ztráty vytápěním kotelny. Pokud by to bylo možné, dalo by se též dát elektrokotel, který má funkci pouze záskokovou, do zpětné větve, čímž by se ještě více snížily ztráty při běžném topení uhlím. Toto řešení ovšem záleží na prostorové dispozici kotelny a možnosti vést trubky ve správném spádu.

Postupné spínání je třeba řešit třífázově, tzn.  jedno celé třífázové těleso se zapne okamžitě po spuštění, další dvě s časovým odstupem několika desítek s. V každé fázi vám tím naroste příkon vždy pouze o 1330W, postupné zapínání po jednotlivých fázích je spíše na škodu, bude docházet  k zbytečnému zatížení středního vodiče a ve Vašem domě a blízkém okolí budou lustry hrát jak světelné varhany.

Hlídání přetlakového ventilu na únik kapaliny je nepoužitelné, protože běžně při plném natopení tyto ventily prokapávají, takže falešných poplachů bude víc než dost. Ochranu před nebezpečným natlakováním systému by bylo vhodné řešit jinak ,  třeba pomocí tlakového spínače určeného k domácí vodárně. Tyto spínače lze zakoupit i v provedení s plynule nastavitelným zapínacím a vypínacím tlakem. Pokud by se použily dva kusy, bylo by možné hlídat nízký tlak (únik vody ze systému) i přetlak (přetopení). Toto řešení vypadá sice jako z dřevních dob elektrotechnik y, ovšem má tu výhodu, že je jednoduché, nezávislé na procesorovém řízení systému, takže chrání i při jeho selhání.

[Zdenek Jakubcik 1]

Zkuste se podívat na www.ktr-adex.cz, v produktech na Adex Comfort 06 - typické aplikace.
Adex montuji velice často a je to asi nejsnadněji ovládaný regulátor. Pochopí každý!

[Martin Kurka]

Vážený pane Jane Bruthansi,
máte to pěkně vymyšlené.
Podle mne by topnice bylo lepší rozdělit na 6x 2kW s uzeměným uzlem, nebo dokonce 8x1,5kW (vznikne rezerva 1,5kW v jedné fázi, odběr 20-20-13A).

takže řeším situaci, jak odjet na týden na hory. Plus chci vyřešit situaci, kdy uhlí dojde

V tomto případě pouhého temperování nepotřebujete tak veliký výkon, snížením žádané teploty v bytě potřebný topný výkon prudce klesá.  A rezervu výkonu pro roztápění také nepotřebujete, v podstatě je to udržovací výkon, kryjící tepelné ztráty při temperování.
Pokud rozdrobíte výkon topnic, mohl byste 3 cestný ventil zapojit rovnou na sekundární okruh a teplotu vody regulovat kaskádou topnic. Nemusíte se pak zabývat korozí v uhelném kotli při provozu na elektrokotel. Vznikne vám takto nejméně 6 celkem rozumných výkonových stupňů a při dobrém rozfázování se vyhnete  přednostním relé, případně si můžete blokovat přes den nebo špičku 4. až 6. stupeň (resp 7. a 8.). A spínání 2kW resp 1,5kW už není tak brutální na síť a můžete použít i levnější spínací prvky (bojlerová relé, nechlazená SSR relé).

[Jan Bruthans]

Pane Kurko a další,   ...
Teprve teď jsem pochopil, co jste mysleli tím "dát elektrokotel do zpátečky".
Tedy, vůbec nemusím použít třícestný ventil, prostě elektrokotel nacpu rovnou do sekundárního okruhu (ten je dlouhý a 2m trubek navíc nic nezmění). A s vlastní ekvitermní regulací v okamžiku běhu elektrokotle prostě a jednoduše zavřu čtyřcestný ventil, tím odpojím uhelný kotel a systém převedu z dvouokruhového na jednookruhový! A regulace pak bude řešena těmi topnicemi, jak navrhuje pan Kurka - bohatě tedy bude stačit nějakých 60-70°C.
Vidím tam jen dva problémy - a) vlastní ekviterm (chtěl jsem dělat stejně) a za b) nutnost přetlakového ventilu v sekundárním okruhu (zatím tam žádný není, topenář dal jen na primár) - ale to je pár peněz... Případný tepelný doběh uhelného kotle v primárním okruhu ošetřím otevřením čtyřcesťáku a dochlazením...
Našel jsem tyhle topnice:
http://www.unishop.cz/ishop/vyrobek-topne_teleso_2_000w_230v~-id-92?PHPSESSID=56353fb4ff0a78d8a71b1b80fe171ad6
Jsou i ve variantě 4kW, dají se napojit i na 400V (každá obsahuje 3 spirály 230V) s tím, že bych asi reguloval jen ve třech výkonových stupních - iDo, které chci použít, má 8 výstupů na relé a víc než tři na tohle nemohu postrádat. Ale myslím, že regulace po 4kW by mohla stačit, když tam zaimplementuji nějakou hysterzi, tak prostě teplota vody bude kolísat o pár stupňů tam a zpět...
Ono víc výkonových stupňů také instalaci prodraží kvůli relé... Asi bych tedy použil např. tři tyto od OEZu -  RSI-25-40-A230 (http://www.oez.cz/uploads/oez/files/ks/4345-Z01-09_CZ_SK.pdf),  což je v reálu patnáct stovek...
Plus    i za tu myšlenku použít čidla k domácím vodárnám - minimálně na ten nízký tlak je to asi k nezaplacení, budu-li chtít zjistit přesnou hodnotu, vždy mohu zvednout své ctěné pozadí a jít se do té kotelny podívat ;-)

[Martin Kurka]

b) nutnost přetlakového ventilu v sekundárním okruhu (zatím tam žádný není, topenář dal jen na primár) - ale to je pár peněz... Případný tepelný doběh uhelného kotle v primárním okruhu ošetřím otevřením čtyřcesťáku a dochlazením...
reguloval jen ve třech výkonových stupních - iDo, které chci použít, má 8 výstupů na relé a víc než tři na tohle nemohu postrádat. Ale myslím, že regulace po 4kW by mohla stačit, když tam zaimplementuji nějakou hysterzi, tak prostě teplota vody bude kolísat o pár stupňů tam a zpět...
Ono víc výkonových stupňů také instalaci prodraží kvůli relé... Asi bych tedy použil např. tři tyto od OEZu -  RSI-25-40-A230 (http://www.oez.cz/uploads/oez/files/ks/4345-Z01-09_CZ_SK.pdf),  což je v reálu patnáct stovek...

Čtyřcesťák nikdy neizoluje oba okruhy - netěsní, tlak se vyrovnává. Pro nutnost druhého pojišťováku jde jen o průřezy případného toku při nárůstu tlaku do pojistného ventilu. Ale druhý pojišťovák není na škodu...
Tři výstupní relé umožní 7-stupňovou kombinace výkonů (8 stav je vypnutí). Nebo zadání 8 různých pevných žádaných teplot vody. Stejně si myslím že pro temperovací "elektrokotel" by bylo vzhledem k Vašemu naturelu vhodné použít nějaké stupid inteligentní relé (Logo, Smart, Easy...)
Jeden vstup může být i pseudoanalog a měřit teplotu a podle ní regulovat teplotu výkon topnic.
Měli jsme i obdobné slušné výsledky u technologickéh o ohřevu, kdy jsme postupně zapínali topné sekce s  časovým zpožděním a vše bylo řízeno bojlerovým termostatem. Logo si změřilo dobu do vypnutí termostatu a druhý a další cyklus si kaskádovitě snižovalo topný výkon na konci doby cyklu a nedocházelo k překmitům. První náběh byl rychlý, ale s překmitem.
Proč to vše. Přece jen cyklické spínání jednofázového 4kW v bytovém domě je příliš. Žárovky budou nepříjemně pohasínat v rytmu regulace. Hrubá regulace teploty vody nevadí, ale tohle ano. Navíc vypnutí naráz 12kW spotřebiče v bytovém domě může způsobit i více nepříjemností, než je prudké přidání jasu  žárovek.
Pro regulaci teploty v menších výkonech můžete mimo jiné použít průmyslová pomocná jednokontaktní relé s kontakty  8 A nebo 12A v AC-1, jsou naprosto běžná a laciná a relativně nehlučná, navíc v paticích a dělají se se zaručenou odolností proti svařitelností při zapínání studené odporové zátěže, dáte za kus do 200Kč i s daní za relé i s paticí.
"Inteligentní" relé můžete použít jako dekodér ze 3 výstupů na 7 stupňů, vyjde to laciněji než drátování s diodami, pokud si vážíte svého času. Navíc máte možnost si naprogramovat blokovací vstup od uhlokotle s vlastní inteligencí, vstupy na hlídání tlaku vody, časové posloupnosti spínání kaskády s možností rotace na rovnoměrné opotřebení relé a možnost doladění podle zkušeností z provozu. Elektrokotel bude jako jedno ucelené zařízení ovládané 3-4 vstupy - blokování chodu, žádaná teplota ve 3 (7) stupních - a elektrokotel pojede jako nezávislé zařízení s vlastními ochranami.
 

[Jan Bruthans]

Vidíte, použití binárního kódu, to mne nenapadlo... To by ze mně neměli moji pedagogové na matfyzu radost ;-) Ovšem já se možná nevyjádřil jasně, ty 4kW topnice jsou na 400V, tedy 1,3kW v jedné fázi... což si už myslím lze spínat najednou... Plus jsem si říkal, že by mi program mohl i topnice cyklovat, kvůli opotřební...