Dyrektywa Ekoprojektu w odniesieniu do kotłów na paliwa stałe

Zgodnie z Dyrektywą Ekoprojektu kotły na paliwa stałe będą poddawane weryfikacji, której pozytywne przejście pozwoli uzyskać certyfikat Ecodesign. Dotyczy to każdego kotła z typoszeregu dla konkretnej mocy.

Fot. 1. Kotły kompaktowe są idealne do kotłowni o ograniczonej ilości przestrzeni. Fot. HERZFot. 1. Kotły kompaktowe są idealne do kotłowni o ograniczonej ilości przestrzeni. Fot. HERZ

W 2015 r. opublikowano Rozporządzenie Komisji (UE) 2015/1189 w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu kotłów na paliwa stałe. Wydano również Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2015/1187 uzupełniające dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/30/UE w stosunku do etykiet efektywności energetycznej dla kotłów na paliwo stałe i zestawów zawierających: kocioł na paliwo stałe, ogrzewacze dodatkowe, regulatory temperatury i urządzenia słoneczne.
Zgodnie z Rozporządzeniem 2015/1189 ustanowiono wymagania Ekoprojektu dotyczącego wprowadzenia do obrotu i użytkowania kotłów na paliwa stałe, których moc cieplna nie przekracza 500 kW. Chodzi również o zestawy zawierające kotły na paliwa stałe, ogrzewacze dodatkowe oraz regulatory temperatury i słoneczne. Wszystkie wymagania Rozporządzenia Komisji (UE) 2015/1189 kotły muszą spełniać od 1 stycznia 2020 r. Warto podkreślić, że Rozporządzenie 2015/1187 zawiera wymagania względem etykietowania energetycznego oraz zamieszczania dodatkowych informacji o kotłach na paliwa stałe, który moc nie przekracza 70 kW łącznie z kotłami wchodzącymi w skład wspomnianych już zestawów. Wymagania obu dokumentów nie dotyczą kotłów wytwarzających energię cieplną wyłącznie na potrzeby zapewnienia ciepłej wody użytkowej, kotłów przeznaczonych do ogrzewania i rozprowadzania gazowych nośników ciepła, takich jak para lub powietrze, a także kotłów kogeneracyjnych na paliwo stałe o maksymalnej mocy elektrycznej 50 kW lub większej oraz kotłów na biomasę niedrzewną.

Od kwietnia 2017 r

Fot. 2. Dzięki nowoczesnym rozwiązaniom kotły na paliwa cechują się niską emisją zanieczyszczeń. Fot. KLIMOSZFot. 2. Dzięki nowoczesnym rozwiązaniom kotły na paliwa cechują się niską emisją zanieczyszczeń. Fot. KLIMOSZ

Od 1 kwietnia 2017 r. dostawcy kotłów na paliwa stałe muszą zadbać o to aby urządzenia miały oznaczenie w postaci etykiety efektywności energetycznej. Klasy energetyczne będą przypisywane w oparciu o współczynniki efektywności energetycznej (EEI) kotła lub zestawu od najgorszej klasy G (EEI poniżej 30) do najlepszej klasy A+++ (EEI co najmniej 150). Współczynniki będą wyznaczane w oparciu o sprawność użytkową kotła przy uwzględnieniu współczynników korygujących określonych w Rozporządzeniu Komisji EU. Etykieta powinna być zgodna ze wzorem ustalonym w Rozporządzeniu.

Definicje

Dyrektywa Ekoprojektu w odniesieniu do kotłów na paliwa stałe definiuje pojęcia takie jak kocioł na paliwo kopalne, obudowa kotła na paliwo stałe, identyfikator modelu, kocioł kondensacyjny, kocioł wielofunkcyjny, inna biomasa drzewna, wilgotność, inne paliwo kopalne, a także sprawność elektryczna, ciepło spalania, współczynnik konwersji, zapotrzebowanie na energię elektryczną przy maksymalnej mocy cieplnej oraz zapotrzebowanie na energię elektryczną przy minimalnej mocy cieplnej. Oprócz tego dokument zawiera m.in. definicje ogrzewacza rezerwowego, stosowanego obciążenia częściowego, poboru mocy w trybie czuwania (PSB), trybu czuwania i sezonowej efektywność energetycznej ogrzewania pomieszczeń dla trybu aktywnego.

Fot. 3. Kocioł na pellet w przekroju Fot. KLIMOSZFot. 3. Kocioł na pellet w przekroju Fot. KLIMOSZ

Od stycznia 2020 r.

Fot. 4. Sterowniki stosowane w nowoczesnych kotłach na pellet mogą sterować kilkoma obiegami grzewczymi. Fot. HERZFot. 4. Sterowniki stosowane w nowoczesnych kotłach na pellet mogą sterować kilkoma obiegami grzewczymi. Fot. HERZ Fot. 5. Przekrój kotła na paliwa stałe. Fot. KLIMOSZFot. 5. Przekrój kotła na paliwa stałe. Fot. KLIMOSZ Fot. 6. Kocioł spełniający wymagania Dyrektywy Ekoprojektu. Fot. ZAKŁAD METALOWO-KOTLARSKI SAS Mieczysław SasFot. 6. Kocioł spełniający wymagania Dyrektywy Ekoprojektu. Fot. ZAKŁAD METALOWO-KOTLARSKI SAS Mieczysław Sas Fot. 7. Zgodnie z Dyrektywą Ekoprojektu kotły na paliwa stałe m.in. muszą być oznaczane klasą energetyczną. Fot. ZAKŁAD METALOWO-KOTLARSKI SAS Mieczysław SasFot. 7. Zgodnie z Dyrektywą Ekoprojektu kotły na paliwa stałe m.in. muszą być oznaczane klasą energetyczną. Fot. ZAKŁAD METALOWO-KOTLARSKI SAS Mieczysław Sas

Kotły na paliwa stałe wprowadzane do obrotu i użytkowania od 1 stycznia 2020 r. będą musiały spełniać wymogi sezonowej efektywności emisji zanieczyszczeń dla sezonowego ogrzewania pomieszczeń. Zgodnie z Rozporządzeniem sezonowa efektywność energetyczna nie może być mniejsza niż 75% dla kotłów o znamionowej mocy cieplnej do 20 kW lub nie mniejsza niż 77% dla kotłów o znamionowej mocy cieplnej przekraczającej 20 kW. Z kolei emisje cząstek stałych (PM) nie mogą być wyższe niż 40 mg/m³ w przypadku kotłów z automatycznym podawaniem paliwa oraz 60 mg/m³ w kotłach z ręcznym podawaniem paliwa.
Zgodnie z Rozporządzeniem Komisji (UE) 2015/1189 w kotłach z automatycznym podawaniem paliwa emisje organicznych związków gazowych (OGC) nie mogą przekraczać 20 mg/m³ oraz 30 mg/m³ w kotłach bazujących na ręcznym podawaniu paliwa. Kotły z automatycznym podawaniem paliwa nie powinny mieć emisji tlenku węgla (CO) wyższej od 500 mg/m³ a 700 mg/ m³ kotły z ręcznym podawaniem paliwa. Dokument mówi również o kotłach na biomasę, które nie mogą mieć emisji tlenków azotu (NOx) wyższej od 200 mg/m³. Z kolei w odniesieniu do kotłów na paliwa kopalne wartość ta wynosi 350 mg/m³.

Palniki

Np. palniki stosowane w kotłach na pelet są w stanie automatycznie dostosowywać pracę poszczególnych urządzeń do zapotrzebowania cieplnego budynku, przy czym w niektórych palnikach wykorzystuje się technologię zmiennej geometrii. Start palnika wykonywany jest samoczynnie a fotokomórka kontroluje płomień. Temperaturę pracy palnika nadzoruje sterownik. Podział rozpalania paliwa na fazy zapewnia wyeliminowanie wybuchów gazów. W przypadku zaniku napięcia pamiętane są ostatnie ustawienia. Czyszczenie odbywa się w trybie ciągłej pracy.
Nowoczesne palniki zapewniają niską bezwładność cieplną przy starcie i zatrzymywaniu. Wkład ceramiczny powoduje wyższy poziom sprawności przy zmniejszeniu emisyjności.

Sterowanie pracą kotła

Sterowniki stosowane w kotłach opalanych paliwami stałymi odpowiadają za automatyczne realizowanie takich funkcji taki załączenie/wyłączenie kotła, uruchomienie, regulację wydajność, a także czyszczenie palnika i wymiennika ciepła. Sterownik realizuje wszystkie funkcje wewnętrzne kotła oraz sterowanie urządzeniami zewnętrznymi. Oprócz tego może być koordynowana praca dodatkowych źródeł ciepła. Nowoczesne sterowniki są w stanie nadzorować pracę nie tylko kilku obiegów grzewczych ale również instalacji przygotowania c.w.u., bufora ciepła, instalacji solarnej, a także dodatkowego źródła ciepła. Do optymalizacji procesu spalania przyczynia się również zabudowana sonda Lambda. Warto podkreślić, że sterownik wykonuje pomiar temperatury paliwa a w razie potrzeby inicjowane jest działanie systemu awaryjnego zapobiegającego cofaniu się płonienia do zbiornika paliwa.

Ruch spalin i powietrza

Ważny jest odpowiedni ruch powietrza i spalin, za co odpowiada wentylator zainstalowany na ciągu spalin zazwyczaj na czopuchu kotła. W efekcie podciśnienia panującego w kotle do pomieszczenia nie wydostają się nie kontrolowane spaliny. Oprócz tego podciśnienie pozwala swobodnie kształtować strumień powietrza, które zasila palenisko. Właściwości w tym zakresie są efektem odpowiedniej konstrukcji kotła. Wentylatory bazują na napędach elektrycznych o płynnej regulacji, co pozwala regulować moc grzewczą.
Konstrukcje nowoczesnych kotłów zapewniają łatwe opróżnianie zbiorników popiołu o dużej pojemności. W zależności od zapotrzebowania na ciepło i zastosowanego zbiornika zasypywanie paliwem wykonuje się co 5-14 dni.

Weryfikacja w zakresie efektywności i emisji

Zgodnie z Dyrektywą Ekoprojektu wymagania muszą być spełnione dla średniej ważonej wartości uzyskanej dla znamionowej mocy cieplnej (z wagą 0,15) i przy 30% znamionowej mocy cieplnej (z wagą 0,85). Średnia ważona ustalana jest więc według wzoru Es = 0,85 x Esp + 0,15 x Esn, gdzie Esn to wartości uzyskane dla znamionowej mocy cieplnej a Esp to wartości uzyskane dla 30% znamionowej mocy cieplnej.

Adam Kusz, specjalista ds. serwisu, AFRISO Sp. z o.o.Dariusz Odroń
Herz

Zdaniem EKSPERTA
Nowoczesne rozwiązania w kołach małej mocy spalających pelety drzewne

Nowoczesne kotły na biopaliwa stałe są to zazwyczaj kotły jednopaliwowe, gdzie nie przewiduje się spalania innego rodzaju paliwa. Wysokie wymagania stawiane tym kotłom w zakresie efektywności energetycznej oraz czystości spalania powodują optymalizowanie ich konstrukcji do rodzaju spalanego paliwa. Dotyczy to przede wszystkim budowy komory spalania, palnika, wymiennika ciepła oraz wyposażenia, które ma bezpośredni wpływ na kontrolę procesu spalania oraz skuteczność przekazywania ciepła. Typowe kotły małej mocy na pelety drzewne są to kotły stalowe o budowie kompaktowej. Przykładem takiego kotła jest kocioł PelletStar Biocontrol 20, który od kilku lat znajduje uznanie swoich użytkowników. W kotle tym w komorze spalania znajduje się palnik wraz z systemem podawania paliwa. Dla zapewnienia spalania optymalnego, proces rozdzielony jest na dwa etapy. Przekazywania ciepła do czynnika grzewczego realizowany jest za pomocą płaszcza wodnego chłodzącego komorę spalania oraz wymiennika płaszczowo- rurowego. Ruch spalin oraz indukowany ruch powietrza w kotle wywołany jest przez wentylator wyciągowy zabudowany na wylocie spalin. Doprowadzenie paliwa do komory spalania realizowane jest za pomocą podajnika ślimakowego. Podawanie paliwa i powietrza do komory spalania kontroluje sterownik swobodnie programowalny. Sterowanie spalania realizowane jest z wykorzystaniem informacji od czujników temperatury w komorze spalania, za wymiennikiem ciepła, w płaszczu wodnym oraz sondę lambda zabudowaną na wylocie spalin. Dla zapewnienia skutecznej wymiany ciepła i usuwanie popiołu z komory spalania, kocioł wyposażony jest w zmechanizowane systemy czyszczenia.

Podsumowanie

Wymagania Dyrektywy Ekoprojektu w porównaniu do zapisów normy PN-EN 303-5:2012 wymagają weryfikacji sezonowej efektywności i emisji zanieczyszczeń. Uwzględnia ona pracę kotłów przy mocy mniejszej niż nominalna. Oprócz tego Dyrektywa określa maks. wartości emisji tlenków azotu. Wymagania normy PN-EN 303-5:2012 miały charakter dobrowolny, natomiast wymagania Dyrektywy są obowiązkowe w odniesieniu do wszystkich kotłów eksploatowanych od 1 stycznia 2020 r.
Zgodnie z Rozporządzeniem Komisji (UE) 2015/1189 sezonowa efektywność energetyczna kotłów o znamionowej mocy cieplnej do 20 kW musi wynosić 75% oraz 77 % w przypadku kotłów o znamionowej mocy cieplnej powyżej 20 kW, przy emisji tlenku węgla dla sezonowego ogrzewania pomieszczeń wynoszącej 500 mg/m³. Inne wartości emisji dla sezonowego ogrzewania pomieszczeń powinny maks. wynosić 20 mg/m³ (organiczne związki gazowe) oraz 40 mg/m³ (emisja pyłu). Z kolei wartości emisji tlenków azotu (NOx) wyrażonych jako ekwiwalent dwutlenku azotu (NO2) nie mogą przekraczać 200 mg/m³ (dla kotłów na biomasę) oraz 350 mg/m³ (dla kotłów na paliwa kopalne).

Adam Kusz, specjalista ds. serwisu, AFRISO Sp. z o.o.MICHAŁ ŁUKASIK
Zakład Metalowo-Kotlarski SAS Mieczysław Sas

Zdaniem EKSPERTA
Nowatorskie rozwiązania konstrukcyjne w kotłach na paliwa stałe

Nowoczesne kotły na paliwa stałe wymagają zastosowania nowatorskich rozwiązań konstrukcyjnych. W przypadku kotłów peletowych zmniejszenie emisji szkodliwych pyłów i gazów możliwe jest poprzez zastosowanie bezpośrednio nad paleniskiem i ścianie bocznej kotła oraz w komorze wymiennika ciepła przegród wykonanych z niotrwałego materiału ceramicznego. Układ oraz ilość przegród ceramicznych nad paleniskiem zależy od mocy kotła. Umieszczenie dodatkowej wkładki ceramicznej nad rusztem paleniska peletowego wpływa na efektywniejsze spalanie peletu. Wymiennik ciepła powinien być dodatkowo wyposażony w turbulator spalin, który poprzez wymuszenie zawirowania gorących spalin powoduje intensywne przekazywanie ich ciepła do wymiennika. Spaliny uderzając o ścianki turbulatora powodują wytrącenie pyłów i ich opadnięcie na dno kotła. W kotle SAS BIO SOLID z obu stron urządzenia znajdują się wyczystki boczne ułatwiające usunięcie pyłów, a ich zamaskowanie dodatkową pokrywą nie zaburza nowoczesnego i minimalistycznego designu. Dzięki odpowiedniej budowie i algorytmowi sterowania pracą kotła możliwe jest otrzymanie wysokiej efektywności spalania paliwa nie tylko przy pracy z mocą nominalną, ale także w pełnym zakresie modulacji mocy od 30% do 100% mocy nominalnej. Kocioł BIO SOLID spełnia wymagania klasy A+ efektywności energetycznej, czyli najwyższej możliwej klasy dla urządzeń niebędących urządzeniami kondensacyjnymi, co gwarantuje wysoką sezonową efektywność energetyczną ogrzewania pomieszczeń. Podczas wyboru paliwa do kotłów peletowych na uwadze należy mieć nie tylko jego jakość, ale również granulację. Stosowanie paliwa o większej grubości niż zalecana może skutkować utrudnieniem pracy podajnika, a w konsekwencji jego uszkodzeniem. Właściwy dobór paliwa ogranicza emisję szkodliwych substancji w trakcie spalania oraz zapewnia bezawaryjną pracę urządzenia. Wyższa jakość peletu wpływa na efektywność spalania oraz zmniejsza nakład czasu przy obsłudze kotła do niezbędnego minimum. Paliwo niskiej jakości może powodować problemy z doborem ustawień optymalnej pracy kotła i prowadzić do powstawania spieków na palenisku oraz dużych strat paliwa w popiele, co z kolei zwiększa zużycie paliwa, a więc również i koszty eksploatacji.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here