Nowoczesne kotły na paliwo stałe

Brudna kotłownia oraz zimne poranki rozpoczynające się od zmagania z szuflą i wiadrem na węgiel to przeszłość. Co ciekawe większy komfort użytkowania własnego ogrzewania nie musi wiązać się z ogrzewaniem drogim gazem czy bardzo drogą energią elektryczną. Ciepłe poranki i czyste kotłownie to efekt postępu technologicznego w produkcji kotłów na paliwa stałe, które od kilku lat wracają do łask. Nowoczesna kotłownia na paliwo stałe nie jest już zapyloną piwnicą. Wręcz przeciwnie – to czyste pomieszczenie wyposażone w nowoczesną aparaturę, do którego zagląda się nie częściej niż raz lub dwa razy w tygodniu. Co niemniej ważne do opalania kotłów coraz częściej wykorzystuje się biopaliwa – tańsze od węgla i nie zanieczyszczające, jak on, środowiska w którym żyjemy.

Co wybrać?

Pierwszym pytaniem, jakie inwestor powinien zadać sobie przed zakupem kotła jest to, jakim paliwem będzie zasilana instalacja. Od właściwego doboru paliwa zależy więcej, niż mogłoby się na pierwszy rzut oka wydawać. To ono decyduje przede wszystkim o komforcie użytkowania. Jedne paliwa można spalać w kotłach z automatycznymi podajnikami, a inne nie. Poza tym jedne magazynuje się łatwiej, drugie trudniej. No i odpady – z jednych ilość popiołu jest bardzo mała, a z innych – znaczna. Na koniec dla wielu rzecz najważniejsza – koszty. Każde z paliw ma inną wartość opałową oraz inną cenę. To (w połączeniu z kosztem kotła) będzie miało zasadniczy wpływ na cenę, jaką zapłacimy za ogrzanie domu.

Ze względu na stosowane paliwa wyróżnia się kotły węglowe, na miał, groszek, drewno, zrębki, pelety, słomę, a nawet zboże. Produkowane są też kotły dwu- i wielopaliwowe, pozwalające na opalanie pieca różnymi paliwami.

REKLAMA

O komforcie użytkownika decyduje przede wszystkim stopień automatyzacji spalania. Wybierać można pomiędzy prostymi konstrukcjami z ręcznym zasypem paliwa (wymagają częstej obsługi, nawet co parę godzin), takimi, które wyposażone są w prostą, mechaniczną regulację spalania oraz kotłami niemal bezobsługowymi z automatycznym zapłonem i podawaniem paliwa oraz pełną regulacją procesu spalania.

Czym palić?

Zacznijmy więc od odpowiedzi na pytanie: jak paliwo wpływa na moc cieplną kotła? Moc cieplna kotłów uzależniona jest od rodzaju jak i jakości spalanego paliwa (wartości opałowej, zawartości wilgoci, popiołu). Najwyższą wartością opałową charakteryzuje się węgiel kamienny. Zdecydowanie niższą wartość opałową posiada biomasa: drewno sezonowane, pelety, ziarna zbóż. Nie oznacza to jednak, że koszt ogrzewania piecem węglowym będzie mniejszy, niż koszt ogrzewania peletami czy drewnem, cena paliwa rośnie bowiem wraz z jego wartością opałową.

Każdy producent kotłów oblicza ich moce nominalne stosując paliwa określonego typu, o określonej kaloryczności. Dlatego ważne jest aby stosować opał nie odbiegający znacznie od zaleceń producenta. Pamiętajmy, że używanie opału taniego, czyli złej jakości jest tylko pozorną oszczędnością. W przypadku opału złej jakości kocioł może nie osiągać mocy nominalnej. Poza tym niska kaloryczność opału wpływa na jego większe zużycie, a w przypadku kotłów zasypowych skraca czas pracy kotła na jednorazowym zasypie.

Na rynku dostępne są także kotły wielopaliwowe, z założenia przystosowane do spalania np. drewna oraz pelet, a także gazu ziemnego lub oleju. Systemy spalania są oddzielone od siebie płaszczem wodnym, dzięki temu kocioł uzyskuje wysoką wydajność przy ogrzewaniu różnymi paliwami. Możliwa jest kombinacja poszczególnych rodzajów opału: drewno + pelety, drewno + gaz ziemny, drewno + olej.

Wybór opału decyduje również o tym, czy urządzenie będzie mogło być zasilane automatycznie. Kotły zasilane automatycznie to urządzenia opalane ekogroszkiem, miałem węglowym, peletami, zrębkami drewna, zboża i brykiety. Najczęściej stosowanym rozwiązaniem jest zasilanie pieca ze zintegrowanego zasobnika, uzupełnianego raz na kilka dni. Paliwo z zasobnika do palnika w kotle dostarczane jest podajnikiem. Cały układ spalania wyposażony jest w system automatyki dozujący paliwo i regulujący proces spalania w zależności od zapotrzebowania na ciepło potrzebne do ogrzania domu i przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Największymi zaletami tego typu kotłów są elastyczność i krótki czas reakcji na zmieniające się warunki oraz oczywiście bezobsługowość. Są to urządzenia o sprawności sięgającej 90%, pozwalają jednocześnie na pracę w zakresie od 30 do 100% mocy nominalnej. Ilość paliwa, jaka znajduje się w palniku jest niewielka, dzięki temu kocioł szybko reaguje na sygnały ze sterownika i w zależności od potrzeb zwiększa lub zmniejsza spalanie, a tym samym ilość oddawanej energii. Sterowanie kotłami automatycznymi polega na regulowaniu częstotliwości podawania paliwa i ilości powietrza dostarczanego do komory spalania. W zasadzie więc przyśpieszamy lub spowalniamy pracę podajnika i wentylatora. Dobór tych parametrów zależy od rodzaju i wartości kalorycznej paliwa. Parametrem decydującym jest temperatura wody w instalacji, ta z kolei dobierana jest automatykę rejestrującą temperaturę na zewnątrz oraz w pomieszczeniach. Kocioł pracuje w trzech trybach: rozpalania, pracy ciągłej i podtrzymania. Po rozpaleniu kocioł będzie dążył do osiągnięcia zadanej temperatury pracując w trybie pracy ciągłej. W momencie jej osiągnięcia przejdzie w tryb podtrzymania, tak aby palenisko nie wygasło. Gdy temperatura wody w instalacji spadnie poniżej ustalonej wartości ponownie rozpocznie pracę ciągłą.

Kotły te nie wymagają cyklicznego wygaszania i rozpalania. Popiół i żużel są usuwane z palnika do popielnika, który opróżniany jest raz na kilka dni. Raz na kilka dni uzupełnia się również zasobnik na paliwo.

Wróćmy do wyboru rodzaju paliwa. Dziś kotły na biomasę stanowią godną uwagi alternatywę dla tradycyjnych źródeł ciepła. Biomasa (czyli drewno i odpady drzewne, brykiet drzewny, pelety, rośliny energetyczne, słoma, ziarno energetyczne) jest szeroko dostępna i tania. Z powodzeniem zastępuje węgiel, gaz czy olej opałowy. Jednak koszty, to nie wszystko – kotły na biomasę stają się coraz bardziej popularne, między innymi dla tego że pracują przyjaźnie dla środowiska naturalnego – ilość wydzielanego podczas spalania dwutlenku węgla jest porównywalna z tą, którą spalane rośliny zużyły podczas swego życia do produkcji tlenu.

Biomasę spalać można na wiele sposobów. Do spalania zrębków, wiórów i różnego rodzaju odpadów bioorganicznych nadają się również najprostsze kotły przeznaczone do spalania zarówno drewna, jak i węgla. Do spalania węgla przeznaczone są przede wszystkim kotły ze spalaniem górnym. Jeśli kocioł ma być opalany przede wszystkim drewnem, to lepiej kupić ten ze spalaniem dolnym. Piece ze spalaniem dolnym mają dwa lub trzy ciągi spalinowe, dzięki spalanie jest bardziej efektywne. W kotłach ze spalaniem górnym niedopalone cząstki ulatują wraz z dymem do komina, w kotłach ze spalaniem dolnym dopalają się. W rezultacie zużycie paliwa i emisja zanieczyszczeń do atmosfery są mniejsze.

W nowoczesnych kotłach zagazowujących drewno proces spalania drewna jest prowadzony w taki sposób, aby spaleniu uległo całe paliwo. To nie tylko oszczędność materiału, ale również ograniczenie do minimum zapylenia i powstawania sadzy, co za tym idzie mniejsze koszty eksploatacji (rzadsze czyszczenie, dłuższa żywotność). Zachodzące w piecu zjawisko pirolizy, czyli suchej destylacji drewna, prowadzi do uzyskania gazu drzewnego. Powstający gaz jest kierowany do dyszy, do której jest także doprowadzone powietrze. Proporcje powietrza i gazu drzewnego są dobierane automatycznie w taki sposób, aby doszło do pełnego dopalenia produktów. Żeby spalanie drewna przebiegało w opisany sposób, kocioł wyposaża się w odpowiedni układ automatycznej regulacji, a jego elementy muszą być odporne na szczególnie wysoką temperaturę. Dlatego kotły zgazowujące są znacznie droższe od najprostszych kotłów ze spalaniem dolnym. W takich kotłach można palić kawałkami drewna o dowolnej wielkości, nawet ścinkami i wiórami. Pełny załadunek opału wystarcza na kilka, a nawet kilkanaście godzin pracy kotła.

Łatwo, czysto i wydodnie

Zdecydowanie najwygodniejsze w użyciu są kotły z automatycznymi podajnikami paliwa. Nie wymagają stałej obsługi i mogą współpracować z automatyką pogodową. Paliwo umieszczone jest w specjalnym pojemniku skąd podajnik sterowany automatycznie przekazuje je do pieca w ilości i czasie odpowiadającym bieżącemu zapotrzebowaniu pozwalającemu uzyskać temperaturę wody wskazaną przez sterownik. Podajniki mogą jednak transportować jedynie paliwo (drewno albo węgiel) w postaci kawałków o niewielkich rozmiarach. Niektóre z nich wyposażone są palniki nadające się również do spalania ziaren zbóż i kukurydzy lub można w nich stosować zamiennie różne palniki do różnych typów paliwa. Konstrukcja takich palników zapobiega spiekaniu popiołu powstającego w wyniku spalania paliw biologicznych. Sterowniki kotłów mają programy optymalizujące ich pracę w zależności od zastosowanego paliwa.

Mając tak zautomatyzowany kocioł, pozostaje tylko uzupełniać w nim paliwo i usuwać popiół. W standardowym zasobniku zintegrowanym z kotłem paliwo uzupełnia się co 1-5 dni – w zależności od wielkości zasobnika i temperatury na dworze. Kolejny plus biopaliw (w szczególności peletów) to niewielka ilość tworzącego się popiołu – odpada problem z jego częstym usuwaniem i czyszczeniem kotła. Dzięki optymalizacji procesu spalania i stosowaniu paliwa najwyższej jakości popiół z kotła usuwa się tylko kilka razy w sezonie.

Przykładem takiego właśnie, w pełni zautomatyzowanego kotła na pelety, jest Bio Ling Duo firmy Klimosz. Dzięki znajdującemu się wewnątrz palnika podajnikowi ślimakowemu, paliwo jest precyzyjnie podawane do komory spalania. Budowa podajnika uniemożliwia cofanie płomienia do ślimaka palnika poprzez wypychanie żaru. Urządzenie wyposażone jest w precyzyjny regulator kotłowy sterujący dawkowaniem paliwa oraz podmuchem powietrza. Regulator zaprogramowany jest w taki sposób, aby bez dodatkowych ustawień kocioł nagrzewał instalację przy prawidłowym całkowitym spalaniu paliwa, a także emitował spaliny o najmniejszej zawartości gazów szkodliwych. Kocioł automatycznie dostosowuje swoją moc w funkcji temperatury zadanej i aktualnej osiągniętej na kotle. Wyposażony jest w funkcje automatycznego rozpalania i wygaszania, bez jakiejkolwiek ingerencji użytkownika. Każdemu wygaszeniu towarzyszy oczyszczanie palnika co zapobiega cofaniu się żaru. Urządzenie, w odróżnieniu od wielu innych konstrukcji obecnych na rynku, nie pracuje w trybie podtrzymania. Takie rozwiązanie zmniejsza zużycie paliwa, a także ułatwia proces nagrzewania samej ciepłej wody użytkowej w trybie Lato.

Sterownik sygnalizuje stany alarmowe, takie jak przegrzanie palnika, przegrzanie kotła czy brak paliwa. Regulator kotła w razie nadmiernej temperatury spalin (czemu zawsze towarzyszy obniżenie sprawności a także wzrost zużycia paliwa) wyświetla informację o konieczności oczyszczenia wymiennika paliwa.

Kocioł ten ma możliwość zasilania zarówno automatycznego, jak i ręcznego. W przypadku, gdy skończy się paliwo podane ręcznie samoczynnie przejdzie w tryb opalania automatycznego. W ręcznej komorze paleniskowej spalać można drewno oraz węgiel.

Podczas projektowania instalacji grzewczej warto zastanowić się nad wyborem kotła, który może być zasilany różnymi typami paliwa. Taka elastyczność pozwala użytkownikowi na taki dobór paliwa, które w danym momencie jest najtańsze lub najbardziej dostępne.

Doskonałym przykładem kotła spalającego zarówno paliwo węglowe, jak i biomasę, jest dwupaleniskowy MULTIMAX firmy Rakoczy – kocioł z automatycznym podajnikiem ślimakowym na ekogroszek, miał, pellet oraz drewno. MULTIMAX łączy zalety dwóch kotłów: komorowych i z podajnikiem, co umożliwia zarówno automatyczne jak i ręczne zasilanie kotła. W przypadku kotłów dwupaleniskowych firma Rakoczy Stal jako jedyna stosuje ruszta żeliwne, co przekłada się na wyższą efektywność spalania w palniku retortowym. W przeciwieństwie do rusztów wodnych, nie powodują one niekorzystnego wychłodzenia w strefie dopalania spalin. Przynosi to obustronne korzyści zarówno dla klientów, jak i środowiska: rzadsze czyszczenie, wyższą sprawność, bardziej ekologiczne spalanie. Potrójne drzwiczki kotła ułatwiają obsługę – górne służą do załadunku paliwa w postaci drewna oraz umożliwiają czyszczenie komory paleniskowej, środkowe umożliwiają rozpalanie ognia w retorcie, jak również w komorze paleniska, a dolne wyczystkowe, służą do usuwania pozostałości po spalonym paliwie. Nad palnikiem retortowym znajduje się duża komora załadunkowa z rusztem żeliwnym, która umożliwia komfortowe spalanie drewna. W obrotowej retorcie możemy natomiast z powodzeniem spalać ekogroszek, miał węglowy oraz pellet.

Do uniwersalnych kotłów podajnikowych zalicza się także SAS MULTI, przystosowany zarówno do spalania eko-groszku, miału na retorcie, jak i innych paliw na oddzielnym, tradycyjnym palenisku. Konstrukcja komory spalania umożliwia pracę kotła w dwóch trybach: automatycznym, przy użyciu automatycznego układu nawęglania (retorty zwykłej lub obrotowej do spalania miału) oraz palenia tradycyjnego na ruszcie wodnym znajdującym się nad retortą. Wykorzystując pracę automatyczną, po rozpaleniu kocioł nie wymaga stałej obsługi, a jego eksploatacja może się odbywać w zasadzie w sposób ciągły, przez cały sezon grzewczy. Sterownik dokonuje ciągłych pomiarów temperatury wody w kotle i na tej podstawie odpowiednio steruje pracą podajnika paliwa i wentylatora. Kocioł może również poza sezonem pracować w układzie z bojlerem na ciepłą wodę użytkową. Eksploatacja kotła w trybie tradycyjnym nie wymaga użycia energii elektrycznej. Proces spalania może być wtedy regulowany ręcznie. Rozwiązanie takie umożliwia nie tylko pracę kotła w sytuacjach awaryjnych, wynikających np. z braku dostawy energii elektrycznej, ale również stwarza możliwość spalania innych paliw, bądź wykonywania tzw. „przepalania”, czy po zakończeniu sezonu grzewczego, bądź w sytuacji braku odpowiedniego opału do palenia automatycznego.

Małgorzata Dobień