Výrazné zvýšenie stupňa využitia nad hraničné hodnoty konvenčných, resp. nízkoteplotných kotlov možno dosiahnuť prostredníctvom kondenzačnej techniky.

Využíva sa tým značný podiel tepla, ktorý pri „konvenčných kotloch“ uniká so spalinami cez komín. Táto technológia sa vyznačuje mimoriadne hospodárnou prevádzkou vykurovania a minimálnou emisiou škodlivých látok.

Spaľovanie

Horľavé zložky palív, najmä uhlík (C) a vodík (H) sa pri spaľovaní zlučujú s kyslíkom zo vzduchu. Pritom vzniká popri teple aj oxid uhličitý (CO₂)  a vodná para (H₂O). Názorne to zobrazuje rovnica spaľovania, napr. metánu (CH₄), ktorý tvorí vyše 80 % zemného plynu:
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
Ak teplota na stenách výhrevných plôch klesne pod hodnotu teploty rosného bodu vodnej pary v spalinách, vzniká kondenzát. Pri zemnom plyne je teplota rosného bodu vodnej pary cca. 57 °C, pri vykurovacom oleji EL cca. 47 °C.
Pre efektívne využitie kondenzačného tepla je dôležité prevádzkovať spaľovanie s vysokým obsahom CO₂ resp. s nízkym prebytkom vzduchu. Výhodné je použitie plynových pretlakových horákov, nakoľko atmosférické horáky majú v dôsledku väčších prebytkov vzduchu nižšiu teplotu rosného bodu, takže kondenzácia spalín a tým aj využitie kondenzačného tepla začína neskoršie.
Latentné teplo (označované aj ako výparné teplo), ktoré obsahujú spaliny sa uvoľňuje pri kondenzácii vodnej pary, vznikajúcej pri spaľovaní a dodáva sa kotlovej vode. Pri použití zemného plynu možno zvýšiť v porovnaní z nízkoteplotným kotlom normovaný stupeň využitia až o 15 %. Dôsledkom je výrazne nižšia spotreba energie na výrobu požadovaného množstva tepla.

Výhrevnosť a spalné  teplo

Výhrevnosť (Hi) označuje množstvo tepla, ktoré sa uvoľňuje pri dokonalom spaľovaní, keď pritom vznikajúca voda zostáva vo forme pary. Spalné teplo (Hs) definuje množstvo tepla, ktoré sa uvoľní pri dokonalom spaľovaní, vrátane výparného tepla, ktoré obsahuje vodná para v spalinách.
U nízkoteplotných a štandardných kotlov nesmie nastať kondenzácia spalín, nakoľko by to v dôsledku korózie poškodilo výhrevné plochy. Predtým teda nebolo možné využiť výparné teplo. Pre všetky výpočty stupňa využitia sa preto ako referenčná veličina používala výhrevnosť (Hi). Prídavným využitím výparného tepla a vzhľadom na hodnotu Hi, vychádzajú teda pri využití kondenzačného tepla normované stupne využitia nad 100 %.
Aby bolo možné porovnať využitie energie u nízkoteplotných a kondenzačných kotlov, vzťahujú sa vo vykurovacej technike normované stupne využitia aj naďalej na hodnotu výhrevnosti (Hi). Vo všeobecnosti platí, že o čo väčší je rozdiel medzi hodnotami spalného tepla (Hs) a výhrevnosti (Hi), o to väčšie je možné využitie kondenzačného tepla. Pri vykurovacom oleji je rozdiel medzi výhrevnosťou a spalným teplom 6 % a pri zemnom plyne 11 %.
Využitie kondenzačného tepla sa núka špeciálne pri použití zemného plynu, ale aj využitie kondenzačného tepla pri vykurovacom oleji vytvára prídavný potenciál úspory energie.

Záver

Nielen vo vykurovacom systéme s nízkymi systémovými teplotami (napr. podlahové vykurovanie), ale aj pri konvenčnom vykurovaní je možná efektívna prevádzka kondenzačných kotlov, nakoľko teploty spiatočky v širokom rozsahu vonkajších teplôt klesajú pod teplotu rosného bodu spalín. Dokonca aj pri vykurovacom systéme s teplotami 90/70 °C umožňuje kondenzačný kotol v porovnaní s moderným nízkoteplotným kotlom prídavnú úsporu energie do 10 %.

Moderné a efektívne spaľovanie dreva

Drevo ako prírodný produkt sa spaľuje z hľadiska emisií CO₂ neutrálne a pri rastúcich cenách energetických zdrojov predstavuje zaujímavú alternatívu. Pre efektívne a komfortné vykurovanie drevom sa používajú splyňovacie kotly na kusové drevo a peletkové kotly zaisťujúce maximálny komfort porovnateľný s plynovými / olejovými kotlami.

Splyňovanie dreva

Splyňovaním dreva sa rozumie optimálne využitie dreva ako paliva. To umožňuje následne regulovať výkon kotla a zaistiť tak optimálne prevádzkové podmienky a prispôsobenie sa potrebe tepla. Tiež sa predlžuje dĺžka chodu kotla na jedno naloženie.
Dôležité je, aby konštrukcia kotla umožňovala vhodné spaľovacie podmienky. Od teploty 230 °C začína tepelný rozklad dreva. Vznikajúci plyn sa samovoľne zapaľuje pri teplote 400 °C, pokiaľ je k dispozícii atmosférický kyslík. Pri teplote cca 650 °C končí tepelný rozklad, pričom zostávajúci hmotnostný podiel (asi 25 %) zhorí namodralým plameňom (drevené uhlie).
Typický teplotný rozsah spaľovania dreva je medzi 800 a 1200 °C. Čím je teplota vyššia, tým dokonalejšie je spálenie hlavných zložiek – C, H₂ a O₂ na CO₂ a vodnú paru. Pri nízkych spaľovacích teplotách zostávajú zachované cyklické uhľovodíky (benzol, aromáty), čo je nežiaduci jav. Konštrukcia kotla preto musí zabezpečiť, aby pri spaľovaní dreva bola dosiahnutá maximálna možná teplota 1000 až 1200 °C, ktorá zabezpečí úplnú oxidáciu.

Splyňovací kotol - optimálne riešenie pre modernizáciu a novostavbu

Pokiaľ rekonštruujete existujúci systém vykurovania a chcete zvýšiť komfort obsluhy, alebo chcete lacnejšie vykurovať, splyňovacie kotle môžu byť zaujímavým riešením.
Vďaka veľkej splyňovacej komore (zásobníku paliva) a plynulej regulácii výkonu od 40 do 100 % je možné kotol prevádzkovať až niekoľko hodín na jedno naloženie. To výrazne uľahčuje jeho prevádzku. Zapojenie akumulačného zásobníka a zmiešavacieho ventilu zaisťuje komfort prevádzky porovnateľný s bežnými zdrojmi tepla.

V súčasnosti je do veľkej miery rozvinuté centralizované zásobovanie teplom ako v SR tak i vo svete. Pri takejto možnosti napojenia sa na centrálny zdroj tepla (teplárne, kotolne a pod.) sa núkajú veľmi vhodné technológie kompaktných odovzdávacích staníc tepla slúžiace na transformáciu resp. zmenu typu média (napr. para - horúca voda – teplá voda) a následne ich využitie pre dané účely (vykurovanie ohrev TV, technológie výrobných procesov a pod.).

Nespornými výhodami kompaktných odovzdávacích staníc sú najmä:

• malé rozmery a nízke nároky na priestor
• nízke investičné náklady v porovnaní s inými zdrojmi tepla
• nenáročná prevádzka a údržba

V našich zemepisných šírkach dosahuje slnečné žiarenie, čiže suma priameho a difúzneho slnečného žiarenia, za optimálnych okolností maximálne 1000 W / m². Slnečné kolektory dokážu túto energiu zachytiť a až 75 % slnečného žiarenia premeniť na teplo.
Solárny systém zložený zo vzájomne zladených komponentov dokáže pokryť 50 až 60 % ročnej energie potrebnej na ohrev pitnej vody. V letných mesiacoch postačuje slnečná energia dokonca na to, aby zabezpečila ohrev pitnej vody v plnej miere. Vykurovací kotol sa vypína. Slnečné kolektory je možné však využiť aj na vykurovanie, ohrev bazéna a rôzne technologické účely.

Konštrukcia

Pre vyššie uvedené účely sa používajú ploché alebo vákuové trubicové kolektory. Funkčný princíp je v podstate u všetkých týchto variantov rovnaký. Slnečné žiarenie dopadá na absorbčnú vrstvu, ktorá premení podľa možnosti čo najväčší podiel tohto žiarenia na teplo. Teplonosné médium (zmes vody a nemrznúceho prípravku) ochladí absorbér a dopraví získané teplo k zásobníkovému ohrievaču vody, výmenníku tepla a pod..

Veľkosť kolektorov

V zásade by sa malo solárne zariadenie dimenzovať tak, aby v lete nedochádzalo k tvorbe prebytkov tepla. Väčšia plocha kolektorov by v ročnom priemere sotva zlepšila stupeň energetického pokrytia, pretože v letných mesiacoch by dochádzalo k tvorbe prebytkov, ktoré by nebolo možné využiť.

Orientácia solárneho zariadenia

Veľmi dôležitá pre dosiahnutie čo najvyššieho energetického príjmu kolektorov je ich správna orientácia. Azimut udáva odchýlku roviny kolektorov od južného smeru; kolektorová rovina orientovaná južným smerom znamená azimut = 0 °. Pretože cez obed má slnečné žiarenie najvyššiu intenzitu, mala by byť kolektorová rovina podľa možností orientovaná na juh. Dobré výsledky sú však dosahované i pri odchýlkach od juhu do 45 ° juhovýchodne, respektíve juhozápadne. Väčšie odchýlky je možné  ľahko vyrovnať zvýšením plochy kolektorov.

Hospodárnosť a ekológia

Pri priemernom ročnom solárnom pokrytí 60 % je možné v štvorčlennej domácnosti ročne ušetriť cca. 300 m³ plynu, čo vedie k zníženiu emisií oxidu uhličitého o viac než 600 kg ročne. I ostatné ekologicky škodlivé emisie ako SO2 a NO_x klesajú v závislosti na veľkosti solárneho pokrytia.

Tepelné čerpadlá využívajú k vykurovaniu slnečné teplo akumulované v pôde, v spodnej vode, alebo vo vzduchu – s pomocou malého množstva pohonnej energie (prevažne elektrický prúd). Moderné tepelné čerpadlá sú tak efektívne, že ich môžeme využívať celoročne ako zdroj tepla pre vykurovanie i ohrev pitnej vody.

Princíp funkcie

Tepelné čerpadlo odoberá teplo z okolitého prostredia (pôdy, spodnej vody, vzduchu), ktoré následne povyšuje na úroveň, pri ktorej je možné toto teplo využiť k vykurovaniu obytných priestorov, alebo ohrevu pitnej vody.
Za technický štandard sú v súčasnosti považované elektrické tepelné čerpadlá, ktoré pracujú na podobnom princípe ako chladnička. Pri prijímaní tepla z okolitého prostredia vstupuje na primárnej (studenej) strane do výparníku tekuté pracovné médium s nízkym tlakom. Úroveň teploty vonkajšieho zdroja tepla prichádzajúceho na druhú stranu výparníka je vyššia ako bod varu pracovného média, takže sa pracovné médium vyparuje a pritom odoberá teplo okolitému prostrediu. Úroveň tejto teploty môže byť ale i nižšia než 0 °C.
Kompresor nasáva odparené pracovné médium z výparníka a stláča ho, pričom stúpa teplota pary (podobne ako v prípade cyklistickej pumpy pri fúkaní plášťa kolesa bicykla).

Z kompresoru sa pracovné médium vo forme pary dostáva na sekundárnej (teplej) strane do kondenzátoru, ktorý je ochladzovaný vykurovacou vodou. Teplota vykurovacej vody je nižšia než kondenzačná teplota pracovného média pri danom tlaku, takže dochádza k ochladeniu pary, ktorá pritom znovu kondenzuje.

Teplo prijaté vo výparníku i dodatočná energia privádzaná už spomínanou komprimáciou sú odovzdávané vykurovacej vode v kondenzátore. Pracovné médium je potom odvádzané do výparníku, cez expanzný ventil, v ktorom dochádza k uvoľneniu z vysokého tlaku kondenzátoru na nízky tlak výparníku a tým i k ochladeniu média. Okruh sa teda uzatvára.

Výkonové číslo

Tepelné čerpadlo predstavuje vedľa solárnej techniky a využitia dreva ako  paliva jediný vykurovací systém, ktorý umožňuje výrobu tepla pri nízkych emisiách CO₂.
Moderné, elektrickým prúdom poháňané tepelné čerpadlá získavajú asi tri štvrtiny tepla potrebného na vykurovanie z okolitého prostredia a zostatková štvrtina je dodávaná vo forme elektriny potrebnej na pohon kompresoru. Pretože je táto elektrická energia v konečnom dôsledku tiež premenená na teplo, je možné i túto energiu využiť na vykurovanie.
Z pomeru odovzdávaného tepla (vrátane tepla vznikajúceho v kompresore z elektrickej energie) a privedenej energie (odber elektriny) vyplýva výkonové číslo (v tomto prípade (3+1)/1 = 4), ktoré vyjadruje efektívnosť tepelného čerpadla.

Zdroje tepla

Zdrojom k získavaniu tepla z okolitého prostredia sú pôda, voda a vzduch. Slnečnú energiu akumulovanú v pôde môžeme využívať prostredníctvom plošných kolektorov alebo zemných sond – zvislých vrtov hlbokých až 100 m. Samozrejme je možné využívať i hlbšie vrty. Ako pracovné médium sa obvykle využíva nemrznúca zmes.
Okrem toho je možné tiež využiť teplo zo spodnej vody (zo studne). V tomto prípade sa z čerpanej studne odoberá voda, ktorá je po vychladení (získaní tepla) následne odvádzaná do vsakovacej studne.
Pri využití vzduchu ako zdroja tepla sa prívodným vzduchovým kanálom nasáva vzduch do tepelného čerpadla, kde je vychladzovaný a následne vyfukovaný von odvádzacím kanálom.
Tento princíp je možné použiť až do teploty okolitého vzduchu –20°C.

Slovenská republika je bohatá na zdroje geotermálnej energie.

V súčasnosti sa predovšetkým tieto zdroje vo veľkej miere u nás využívajú v aquaparkoch. Zdroje geotermálnych vôd nachádzajú bezproblémové využitie na vykurovanie, ohrev TV, ohrev bazénovej vody, ako primárna energia pre chod tepelných čerpadiel, ďalej môžu slúžiť ako liečivé vody a pod..

Pre distribúciu geotermálnej energie je jej základnou časťou vrt. Technologické zariadenie geotermálneho vrtu zabezpečuje základnú úpravu ťaženej geotermálnej vody z vrtu. Úprava vody pozostáva z odstránenia pevných častíc, odplynenia a nástreku inhibítorov proti korózii a inkrustácii a zvyšovania tlaku ťaženej geotermálnej vody. Geotermálna voda je privedená následne do tlakovej nádoby – separátora cez vstupné hrdlo na hornej strane. Voda je vnútorným potrubím v separátore usmernená ku dnu. Hladina v separátore sa bude počas prevádzky udržiavať na požadovanej úrovni. Priestor nad hladinou bude vytvárať vankúš z odplynenia odseparovaného z geotermálnej vody. Odplynenie obsahuje hlavne CO₂. Prevádzkový tlak v separátore je závislý hlavne od prietoku ťaženej vody a možnosti vrtu. Odplynená voda zo separátora vystupuje potrubím v dolnej časti separátora, odkiaľ ju je možno využiť na rôzne vyššie uvedené účely.

Rekuperácia - vetracie zariadenie so spätným získavaním tepla

Vetranie budovy odvedie škodliviny a prebytočnú vlhkosť vzduchu z miestnosti. Zaťaženie vlhkosťou je závislé predovšetkým na počte obyvateľov budovy a doporučuje sa objemový prietok okolo 30 m³/h na osobu. Aby boli škodliviny a pachy spoľahlivo odvedené, udáva sa najmenšia miera výmeny vzduchu 0,3 h^-1 nezávisle na počte osôb. To znamená, že by mal byť vzduch z miestnosti minimálne každé dve hodiny úplne vymenený. Doteraz praktikované vetranie otvorením okien je takmer nekontrolovateľné a je v protiklade k požadovanej úspore energie.

Novostavby potrebujú riadené vetranie budovy

Vzhľadom k dobrej tepelnej izolácii novostavieb, obzvlášť nízkoenergetických domov, sa stenami a oknami stráca už len veľmi málo tepla. Aby sa spotreba energie pri optimálnej výmene vzduchu udržovala pokiaľ možno minimálna, je nutné inštalovať systém riadeného vetrania budovy. Tieto zariadenia by obyvatelia vzhľadom k energeticky úspornému vetraniu mali podporovať. Vďaka moderným vetracím systémom je možné vzdať sa vo vykurovacej sezóne otvárania okien. Vzduch v miestnosti je trvalo a rovnomerne vymieňaný, potreba tepla klesá integrovaným spätným získavaním tepla.
Centrálny systém prívodu a odvodu vzduchu so spätným získavaním tepla odsáva odpadový vzduch cez výmenník tepla, kde je čerstvý studený vzduch z vonkajšieho prostredia ohriaty týmto odpadovým vzduchom. Takto je možné získať až 90 % tepla. K systému je možné inštalovať zemný výmenník tepla, ktorý v zimnom období dodáva energiu na ohrev nasávaného vzduchu a v letnom období zasa túto energiu vzduchu odoberá (nastáva chladenie vnútorných priestorov).