Nowoczesne kotły na paliwa stałe: niska emisyjność i zużycie energii

Mimo iż dyrektywa ErP nie obowiązuje jeszcze kotłów stałopalnych, jesteśmy świadkami bardzo prężnego rozwoju tych urządzeń, przede wszystkim w zakresie ograniczenia emisyjności, energooszczędności oraz łatwości obsługi.

nowoczesne kotly na paliwa stale niska emisyjnosc i zuzycie energii - Nowoczesne kotły na paliwa stałe: niska emisyjność i zużycie energiiFot. 1. Kwestią energooszczędności interesują się przede wszystkim inwestorzy większych systemów grzewczych. Fot. SAS

Dyrektywa ErP określa minimalne wymagania dotyczące właściwości produktów zużywających energię i mających wpływ na środowisko – obowiązuje na terenie całej Unii Europejskiej. Według unijnych przepisów dane źródła ciepła, jak kotły grzewcze, jednofunkcyjne i dwufunkcyjne, przepływowe ogrzewacze wody, pompy ciepła, kolektory słoneczne, urządzenia kogeneracyjne oraz zasobniki muszą charakteryzować możliwie niskim zużyciem energii. W praktyce oznacza to np. zaprzestanie produkcji większości urządzeń kondensacyjnych o mocy do 400 kW – od września 2015 r. Co interesujące, dyrektywa ErP nakłada obowiązek dostosowania całego układu grzewczego do przepisów, czyli nie tylko źródła ciepła czy systemu grzewczego, tworzonego np. przez pompę ciepła z instalacją solarną, ale także poszczególnych elementów.
Wspomniane normy nie obowiązują jeszcze kotłów stałocieplnych, opalanych biomasą, systemów grzewczych zasilanych parą, gazem lub powietrzem oraz kogeneracyjnych bloków energetycznych, które mogą wytwarzać ponad 50 kW energii elektrycznej. Z drugiej strony producenci kotłów stałocieplnych oraz pozostałych systemów już teraz przygotowują się do zmian, ograniczając niepożądaną emisję spalin oraz poprawiając jakość tych urządzeń.

Niższe zużycie energii

nowoczesne kotly na paliwa stale niska emisyjnosc i zuzycie energii 1 - Nowoczesne kotły na paliwa stałe: niska emisyjność i zużycie energiiFot. 2. Producenci kotłów na paliwa stałe już teraz biorą pod uwagę wytyczne dyrektywy ErP. Fot. SAS

nowoczesne kotly na paliwa stale niska emisyjnosc i zuzycie energii 2 - Nowoczesne kotły na paliwa stałe: niska emisyjność i zużycie energiiFot. 3. Nowoczesne urządzenia spalają tylko tyle paliwa, ile jest niezbędne do utrzymania danej temperatury. Fot. Tekla

reklama

nowoczesne kotly na paliwa stale niska emisyjnosc i zuzycie energii 3 - Nowoczesne kotły na paliwa stałe: niska emisyjność i zużycie energiiFot. 4. Kotły na paliwa stałe to automatyczne, niemal bezobsługowe urządzenia. Fot. Rakoczy

nowoczesne kotly na paliwa stale niska emisyjnosc i zuzycie energii 4 - Nowoczesne kotły na paliwa stałe: niska emisyjność i zużycie energiiFot. 5. Każdy kocioł stałopalny osiąga daną klasę tylko dla konkretnego rodzaju paliwa. Fot. Buderus

nowoczesne kotly na paliwa stale niska emisyjnosc i zuzycie energii 5 - Nowoczesne kotły na paliwa stałe: niska emisyjność i zużycie energiiFot. 6. Kocioł powinien doskonale współpracować z innymi urządzeniami grzewczymi, jak np. pompy ciepła. Fot. Rakoczy

nowoczesne kotly na paliwa stale niska emisyjnosc i zuzycie energii 6 - Nowoczesne kotły na paliwa stałe: niska emisyjność i zużycie energiiFot. 7. Producenci osiągają zmniejszenie emisji spalin m.in. poprzez odpowiednią konstrukcję wymiennika oraz palnika. Fot. Tekla

Dyrektywa ErP ściśle wiąże się z zagadnieniem ograniczenia zużycia paliwa w procesie spalania, niezależnie od jego gatunku. W wielu modelach kotłów na paliwo stałe palenisko spala tylko taką porcję paliwa, jaka jest niezbędna do uzyskania zaprogramowanej przez użytkownika lub wymaganej przez system temperatury. Wyposażenie paleniska w odpowiednie materiały, np. panele ceramiczne, zwiększa efektywność paleniska. Na proces spalania ogromny wpływ ma również system dostarczania powietrza pod ruszt. dostarczane jest do urządzenia przez wentylator nadmuchowy znajdujący się poza obudową palnika. Strumień powietrza jest regulowany przez elektroniczny moduł, jak zresztą pozostałe układy nowoczesnego kotła.

Automatyka procesu

Oczywiście, kotły na paliwa stałe to coraz częściej automatyczne, niemal bezobsługowe, a dodatkowo „inteligentne” urządzenia, naszpikowane całym szeregiem czujników kontrolujących pracę podzespołów, m.in. czujnik temperatury spalin czy czujnik żaru. Podstawowym usprawnieniem jest automatyczny zapłon paliwa, który może odbywać się dzięki kompletowi grzałek oraz systemowi podtrzymywania ognia.
Pracą kotłów sterują nowoczesne regulatory elektroniczne. Dzięki zainstalowaniu poszczególnych sterowników możliwa jest np. regulacja mocy paleniska pozwalająca na utrzymanie ciągłości spalania, która zapewni wysoką temperaturę w komorze oraz utrzyma wymaganą temperaturę czynnika grzewczego w kotle. Czujniki mierzą temperaturę i informują o zmianach stanu paleniska. Regulator tak dobiera parametry procesu spalania, aby możliwe było automatyczne utrzymywanie parametrów zadanych przez użytkownika bez potrzeby ręcznego dokonywania zmiany nastaw. Użytkownik dokonuje nastaw, wybiera temperaturę lub wyłącza kocioł za pomocą dużego wyświetlacza z intuicyjnym menu – znajomość kodów czy dodatkowych oznaczeń jest tu więc zbędna.
Regulatory nowoczesnych kotłów na paliwa stałe można nazwać elastycznymi. Przydatną funkcjonalnością jest możliwość ich rozbudowy o dodatkowe moduły, które mogą być sterowane niezależnie, np. moduły grzewcze c.o., moduł sterujący pompą w układzie solarnym czy pompą ładującą i zaworem mieszającym zbiornika buforowego. Dzięki temu układ grzewczy można dowolnie rozbudowywać, modyfikować, konfigurować ze sobą poszczególne instalacje i urządzenia, projektując system maksymalnie dopasowany do potrzeb użytkownika.
Interesującym rozwiązaniem jest również moduł VIDE NET pozwalający na zdalny dostęp do bieżących informacji o systemie grzewczym oraz możliwość zmiany parametrów sterownika grzewczego z poziomu komputera, smartfona czy tabletu, czyli w praktyce niemal z każdego miejsca na świecie z dostępem do internetu. Nowoczesne kotły na paliwa stałe to urządzenia automatyczne, nie oznacza to jednak, że możemy zapomnieć o okresowym nadzorze i codziennych czynnościach eksploatacyjnych, jak kontrola parametrów pracy kotła, zabrudzeń wymiennika czy poziomu paliwa w zasobniku.

Jak gorąco!

Kluczową kwestią w przypadku kotłów na paliwa stałe są zabezpieczenia termiczne ochraniające system grzewczy przed przegrzaniem. Standardową funkcjonalnością w nowoczesnych kotłach jest czujnik temperatury kotła. Jeśli określona, dopuszczalna temperatura jest przekroczona, użytkownik zostaje o tym poinformowany sygnałem dźwiękowym oraz komunikatem na wyświetlaczu regulatora.
Istotne jest również zabezpieczenie przed cofnięciem się żaru do zasobnika paliwa. W niektórych modelach odpowiada za to konstrukcja systemu podawania paliwa. Obok podajników na biomasę wyposażonych w pojedynczą spiralę transportową na rynku pojawiły się urządzenia z podajnikami z mechanizmem dwóch ślimaków oraz kanałem przesyłowym. Jego konstrukcja wpływa na wyeliminowanie niebezpieczeństwo cofnięcia płomienia do zasobnika opału w trakcie normalnej pracy oraz przy braku zasilania, czyli przerw w dostawie energii elektrycznej.
Poza tym w niektórych kotłach po przekroczeniu danej temperatury, np. 95°C, dmuchawa oraz podajnik paliwa zostają zatrzymane, z kolei podajnik paliwa działa aż do wygaszenia kotła. W momencie, gdy temperatura zostanie obniżona do np. 60°C, kocioł znów zaczyna pracować w trybie automatycznym.

Biomasa przyszłością rynku energetycznego

Prężnie rozwinęła się również oferta kotłów z palnikiem na biomasę. Palniki w tego rodzaju kotłach mogą być wyposażone w zapalarkę, dzięki której urządzenie rozpala się automatycznie, o ile tylko dostępna jest odpowiednia ilość paliwa, następnie wygasza się, co zdaniem projektantów pozwala na obniżenie ilości spalanego paliwa. Interesującym rozwiązaniem są z pewnością urządzenia o konstrukcji opartej na efektywnym wymienniku jedno lub dwupaleniskowym wykonanym z wysokiej jakości blachy o grubości np. do 8 mm. Otwory znajdujące się na ruszcie palnika odpowiadają za dopływ powietrza niezbędnego do procesu spalania. Powietrze dostarczane jest przez dmuchawę zamontowaną bezpośrednio do mieszacza powietrza.
Warto zaznaczyć, że problem z emisyjnością nie tkwi tylko i wyłącznie w złych parametrach niektórych paliw stałych, ale głównie w archaicznych metodach i technologiach spalania oraz starych, od lat niemodernizowanych instalacjach grzewczych. Choć nadal mogą kojarzyć się z „brudnym” źródłem grzewczym, smogiem i złą jakością powietrza, w rzeczywistości nowoczesne kotły na paliwa stałe w niczym nie przypominają już tradycyjnych pieców. Producenci dostosowują się do wymogów związanych ze zużyciem energii oraz emisyjnością, oferując coraz doskonalsze oraz bezpieczne dla użytkowników i środowiska rozwiązania.

nowoczesne kotly na paliwa stale niska emisyjnosc i zuzycie energii 7 - Nowoczesne kotły na paliwa stałe: niska emisyjność i zużycie energiiDominik Tomaszewski, Product Manager Bosch Termotechnika

Zdaniem EKSPERTA
Kotły na paliwa stałe: nowoczesne i bezpieczne

Ogrzewanie budynków w dzisiejszych czasach zostało zdominowane przez elektrociepłownie i sieci ciepłownicze, kotły gazowe lub olejowe. To stwierdzenie jest prawdziwe dla obszarów zurbanizowanych, jednakże im dalej od miast dostępność tych mediów jest mniejsza. Budynki poza aglomeracjami często są ogrzewane przez piece oraz kotły stałopalne.

Kotły na paliwa stałe w świadomości wielu osób są „brudnym” źródłem ciepła. Kojarzone są z dymem, smogiem, spalaniem odpadów, często mylone są nawet z piecami. Różnica jest zasadnicza. Tradycyjne piece czy pieco-kuchnie charakteryzujące się sprawnościami cieplnymi znacznie poniżej 50% oraz wysoką emisją zanieczyszczeń, która wynika głównie z niekontrolowanego procesu spalania, jaki w nich zachodzi – brak wpływu na stosunek ilości paliwa do powietrza, możliwość spalania odpadów, sposób podawania paliwa. Bardzo istotny jest tu fakt wykorzystania paliw innych niż dedykowane, np. emisja szkodliwych dioksyn wzrasta ponad stukrotnie przy współspalaniu tworzyw sztucznych.

Jak wygląda sytuacja w kotłach stałopalnych? Europejska norma EN 303-5:2012 defi niuje klasy (od 3 do 5) kotłów na paliwa stałe, a każda z klas posiada określone maksymalne emisje tlenków węgla, pyłów oraz minimalne sprawności, jakie kocioł w danej klasie musi spełniać. Klasa 3 jest klasą o najniższych wymaganiach. Badania kotłów wykonywane są przez akredytowane jednostki badawcze, a ich wyniki potwierdzane są certyfi katem. Ale uwaga – producenci urządzeń często stosują różne zabiegi mające na celu ułatwić oraz zintensyfi kować sprzedaż. Przykładem jest podawanie klas, nie informując, czy klasa dotyczy sprawności, czy emisji, bez powołania się na normę, wg której zostały one określone lub podawanie klas tylko części procesów zachodzących w kotle.

W nowoczesnych kotłach na paliwa stałe stosowane są rozwiązania techniczne znacznie lub nawet całkowicie eliminujące niekorzystne procesy i pozwalające na określenie klasy zgodnie z normą EN 303-5:2012. Przykładem może być kocioł S181 marki Buderus, w którym zastosowano szereg rozwiązań konstrukcyjnych pozwalających na osiągnięcie klasy 4 według wspomnianej normy. Automatyczny podajnik paliwa znacząco zmniejsza emisję szkodliwych pyłów, szereg czujników współpracujących z regulatorem proporcjonalno- całkująco-różniczkującym dostosowuje proces spalania do panujących warunków, a rozbudowany wymiennik pozwala na osiągnięcie wysokiej sprawności (do 88%). Warto wspomnieć, że wartość 88% to sprawność kotła, a nie samego procesu spalania. Czyli uwzględnia straty związane z niecałkowitym spalaniem (resztki paliwa w popielniku), a także straty do otoczenia (związane np. z jakością izolacji kotła), specjalne wkłady ceramiczne w komorze spalania umożliwiają dopalenie produktów niepełnego spalania (m.in. tlenków węgla). W przyszłości dyrektywa ErP lot 15 będzie dotyczyła również kotłów stałopalnych i wyeliminowana zostanie sprzedaż kotłów w klasach niższych niż 5.

Jednak najistotniejszym czynnikiem jest paliwo. Węgiel kamienny, węgiel brunatny, pellet czy drewno – wszystkie znacząco różnią się pod względem właściwości fi zycznych i chemicznych. Dlatego każdy kocioł stałopalny osiąga daną klasę tylko dla ściśle określonego paliwa. Zmieniając rodzaj paliwa czy jego jakość, to użytkownik wpływa na rzeczywistą sprawność i emisję spalin.

Iwona Bortniczuk
Na podstawie materiałów firm: Tekla, ZMK SAS
Konsultacja merytoryczna: Tekla

UDOSTĘPNIJ
Poprzedni artykułNajlepsza edycja INSTALACJI
Następny artykułEasyflex – gwarancja przepływu powietrza, dźwiękoszczelności i szczelności

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here