Ekologiczne kotły na paliwo stałe

Ekologiczna alternatywa dla kotłów opalanych węglem

W przypadku konieczności wymiany starego kotła węglowego, warto rozważyć odejście od tego paliwa, gdyż nie tylko jego spalanie niekorzystnie wpływa na środowisko, ale i koszty jego wykorzystania przestały być konkurencyjne w stosunku do innych paliw.

Na nowe modele kotłów peletowych o podwyższonym standardzie (dzięki obniżonej emisji pyłów - PM ≤20 mg/m3) - BIO COMPACT PLUS i BIO EFEKT PLUS inwestor może uzyskać aż 12 000 zł dopłaty z programu Czyste Powietrze. fot. ZMK SAS

Oczywiście zmiana sposobu ogrzewania wymaga przeanalizowania możliwości technicznych jak i niezbędnych wydatków inwestycyjnych, a poniższe zestawienie - przy aktualnych cenach różnych paliw - pomoże w wyborze optymalnego wariantu. 

* przy bezpośrednim ogrzewaniu. Zasilanie pompy ciepła zmniejsza koszt jednostkowy do

 0, 21-0,27 zł/kWh.

Nowoczesne i ekologiczne kotły na paliwo stałe

Względnie wygodne w eksploatacji i zapewniające efektywne spalane węgla, drewna czy peletu zapewniają zautomatyzowane kotły wyposażone w podajnik paliwa oraz zgazyfikujące drewno.

Kotły z podajnikiem paliwa - zapewnienie stałopalności

Dzięki sterowaniu ilością doprowadzanego paliwa oraz powietrza do spalania, kotły te umożliwiają regulacje mocy grzewczej w zakresie od 30 % do 100% wartości nominalnej. Paliwo zgromadzone w zasobniku transportowane jest do paleniska za pośrednictwem podajnika ślimakowego lub tłokowego.

Palnik peletowy MULTI FLAME o mocy 10-200 kW z rusztem samoczyszczącym, podwójnym ślimakiem, wielopunktowym systemem dystrybucji powietrza, wentylatorem mnadmuchowym i kontrola przepływu powietrza AIR FLOW CONTROL, zapalarką ceramiczną. fot. ZMK SAS

Funkcję paleniska pełni palnik retortowy lub rynnowy, do którego dopływa regulowany strumień powietrza. Ilością podawanego paliwa oraz nadmuchem powietrza steruje elektroniczny układ mikroprocesorowy połączony m. in. z czujnikami temperatury wody zasilającej i powrotnej, termostatem pokojowym, pogodowym.

Ze względu na małą masę jednocześnie spalanego paliwa, kocioł dość szybko reaguje na zmiany potrzebnej mocy grzewczej. Kotły tego typu przystosowane sa głównie do spalania węgla-ekogroszku o określonej kalibracji.

Genesis Plus KPP - Ekologiczny kocioł z podajnikiem, na pellet - 5 klasa, EcoDesign. fot. Galmet

Z zasobnika można też pobierać pelet, ziarna zbóż jeśli podajnik i palnik są do tego przystosowane. Pojemność zasobnika pozwala na kilku - a nawet kilkunastodniowe ogrzewanie bez konieczności uzupełniania paliwa, zależnie od aktualnie wykorzystywanej mocy grzewczej.

Ze względów bezpieczeństwa kocioł musi być wyposażony w układ zapobiegający cofaniu się płomienia do zasobnika. Stosowane są różne sposoby - samoczynne zwilżanie, awaryjne przetłaczanie paliwa czy podajnik tłokowy.

Kotły gazyfikujące drewno

To specyficzny rodzaj kotłów przystosowanych do spalania wyłącznie szczap lub brykietów drzewnych. Proces spalania przebiega w nich dwuetapowo - najpierw następuje tzw. sucha destylacja drewna w wyniku której uzyskuje się węgiel drzewny i gaz.

Gaz drzewny przechodzi do komory dopalania, a węgiel drzewny spala się w komorze załadunkowej. Regulacja intensywności dopływu powietrza pozwala na sterowanie procesem palenia.

Kocioł taki wymaga dość częstego uzupełniania paliwa a regulacja jego mocy jest ograniczona ze względu na konieczność utrzymywania wysokiej temperatury w komorze umożliwiającej odgazowanie drewna.

Kłopotliwe jest też rozpalanie kotła, gdyż do czasu osiągnięcia koniecznej temperatury, pracuje on jak zwykły kocioł z bezpośrednim odprowadzeniem spalin. Kotły tego typu powinny współpracować ze zbiornikami akumulacyjnymi dzięki czemu ograniczone będą czynności obsługowe i zapewnione korzystne warunki pracy kotła.

Do opalania można wykorzystywać jedynie suche drewno o wilgotności poniżej 20%. Zawilgocone może uniemożliwić proces suchej destylacji i znacząco wpływa na obniżenie sprawności kotła.

Współpraca ekologicznych kotłów na paliwo stałe z instalacją grzewczą

Instalacja grzewcza z kotłem na paliwo stałe musi zapewniać bezpieczną jego pracę jak również umożliwiać w miarę komfortowe warunki jej użytkowania. Wymaga to pewnych modyfikacji w starej instalacji, a zakres robót zależeć będzie od jej stanu i konfiguracji armatury.

Zasadniczo kotły na paliwo stałe powinny pracować w tzw. otwartej instalacji grzewczej wyposażonej w bezciśnieniowe naczynie wzbiorcze. W przypadku przegrzania na skutek np. .zbyt intensywnego palenia, braku prądu i zatrzymania pompy obiegowej mogłoby dojść do niebezpiecznego wzrostu ciśnienia w instalacji.

Dzięki bezpośredniemu doprowadzeniu rury wznośnej do naczynia wzbiorczego, nadmiar wody i para zostają tam skierowane, a dzięki otwarciu do atmosfery nie wzrośnie ciśnienie w instalacji.

Przepisy dopuszczają też inny rodzaj zabezpieczenia, które może być realizowane przez układ samoczynnego doprowadzenia wody do dodatkowej wężownicy schładzającej w kotle lub zastosowanie automatycznych zaworów napełniających instalację c.o. zimną wodą i zapewniających odpływ do kanalizacji.

Instalacja typu otwartego wymaga umieszczenia naczynia wzbiorczego powyżej najwyżej umieszczonego grzejnika, co komplikuje montaż instalacji. Ponadto stały kontakt wody obiegowej z powietrzem sprzyja korozji grzejników stalowych, dlatego w warto rozdzielić obieg kotłowy od obiegu grzejnikowego za pośrednictwem wymiennika.

Jednym z podstawowych warunków prawidłowej pracy nowoczesnych kotłów na paliwo stałe jest utrzymanie możliwie wysokiej temperatury wody na powrocie z instalacji. Większość producentów zaleca, aby nie była ona niższa niż 55°C, co oznacza, że na zasilaniu należy utrzymać ok 70°C.

Woda o tak wysokiej temperaturze potrzebna jest jedynie w okresie dużych mrozów - przez znaczna część sezonu grzewczego może być znacznie niższa. W efekcie, przy pracy na zbyt niskich temperaturach, na wymienniku ciepła w kotle osadza się gruba warstwa sadzy, co pogardza efektywność przejmowania ciepła, a także zwiększa się korozyjne oddziaływanie spalin, gdy na chłodnym wymienniku wykropli się woda.

Problem ten może rozwiązać zamontowanie w instalacji termostatycznego zaworu cztero - lub trójdrożnego na „bypassie” (obejściu), wymiennika płytowego bądź zbiornika buforowego. W przypadku zamontowania zbiornika buforowego uzyskujemy też wyższy komfort użytkowania i obsługi - nagromadzona w zbiorniku gorąca woda jest sukcesywnie przekazywana do instalacji zależnie od aktualnych potrzeb.

Ze względu na sposób funkcjonowania instalacji grzewczej z kotłem na paliwo stałe konfigurowane są obiegi z zasilaniem bezpośrednim, z wymiennikiem płytowy oraz ze zbiornikiem akumulacyjnym.

Układ z zasilaniem bezpośrednim, to najtańsze rozwiązanie, ale i najmniej komfortowe. Stosowane głównie przy współpracy z kotłami zasypowymi o ograniczonej możliwości regulacji mocy.

Zawory mieszające/rozdzielające ESBE serii VRG130 - mogą być również stosowane do ochrony kotłów na paliwo stałe. fot. ESBE

Jeśli kocioł wyposażony jest w sterownik elektroniczny warto w układzie umieścić zawór mieszający, trójdrogowy ze sterowaniem termostatem. Dzięki niemu część nieschłodzonej wody w instalacji grzewczej powróci do kotła, utrzymując wyższa temperaturę wody na powrocie.

Pompa w obiegu c.o. powinna pracować w sposób ciągły, natomiast na zasilaniu zasobnika ciepłej wody c.w.u. może być załączana przez termostat, zależnie od stopnia jego nagrzania.

Układ z wymiennikiem płytowym powinien być standardem we wszystkich nowoczesnych instalacjach współpracujących z kotłem na paliwo stałe. Dzięki wymiennikowi następuje hydrauliczne rozdzielenie obiegu kotłowego i grzewczego.

W efekcie tylko część instalacji pracuje w obiegu otwartym, a pozostała może funkcjonować jako zamknięta z ciśnieniowym naczyniem wzbiorczym. Przy takim rozwiązaniu otwarte naczynie wzbiorcze można umieścić pod sufitem w kotłowni odpada więc konieczność montowania go w najwyższym punkcie instalacji grzewczej.

Zestaw wymiennikowo-pompowy IC8 z pompami elektronicznymi GPA II i wymiennikiem płytowym - stosowane do łączenia  instalacji  systemu  otwartego i zamkniętego lub innych, w których  istnieje konieczność przekazania ciepła  bez  kontaktu płynów w obiegu pierwotnym i wtórnym. fot. FERRO

Wymiennik ciepła łącznie z termostatycznym zaworem mieszającym pozwala na niezależną regulacje temperatury w obiegu grzejnikowym, a także na zasilanie niskotemperaturowego ogrzewania podłogowego.

Wyposażenie układu w termostat pokojowy zapewni utrzymanie pożądanej temperatury w pomieszczeniach niezależnie od warunków panujących na zewnątrz bez konieczności przeregulowania kotła.

Automatyka kotła analizując różnicę temperatury wody na zasilaniu i powrocie dostosowuje moc grzewczą do aktualnego zapotrzebowania przy jednoczesnym utrzymywaniu stałej, wysokiej temperatury w obiegu kotłowym.

Elektroniczna pompa obiegowa Wilo-Stratos PICO. fot. Wilo

W obiegu grzejnikowym warto zamontować pompę z automatyczną regulacją wydajności. Zapewni ona nie tylko niższe zużycie energii elektrycznej ale i efektywniejszą pracę obiegu.

Układ ze zbiornikiem akumulacyjnym (buforowym) standardowo powinien być zmontowany w przypadku współpracy z kotłem na drewno, ale zalecane jest również w układach z innymi kotłami bez podajnika.

Zbiornik buforowy nieemaliowany, bez wężownicy - SG(B), pojemność 200-3000 l. fot. Galmet

Urządzenia te wymagają częstego uzupełniania paliwa a w okresach o stosunkowo małym zapotrzebowaniu na ciepło zbiornik akumulacyjny pozwoli on przechowywać nagrzaną do wysokiej temperatury wodę przez dłuższy czas również po wygaszeniu kotła.

Tu również powinien być montowany mieszający zawór trójdrożny, który umożliwia zasilanie grzejników wodą w szerokim zakresie temperatur zależnych od aktualnego zapotrzebowania na moc grzewczą.

Pojemność zbiornika dobieramy w zależności od mocy grzewczej kotła i możliwości jego wstawienia. Przeciętnie mają one pojemność ok. 500 l i powinny być bardzo dobrze izolowane cieplnie od otoczenia.

Autor: Redakcja BudownicwaB2B

Opracowanie: Aleksander Rembisz

Zdjęcia: ZMK SAS, Galmet, ESBE, Wilo, FERRO