Wiadomości wstępne
Począwszy od 2014 roku nowe kotły i piece centralnego ogrzewania na paliwa stałe tj. węgiel i drewno wprowadzane do obiegu handlowego muszą spełniać kryteria normy PN-EN 303–5:2012. Kryteria normy PN-EN 303–5:2012 dotyczą emisji gazów powstających w procesie spalania paliw stałych w szczególności:
– tlenek węgla
– smoliste substancje
– pyły
Norma PN-EN 303–5:2012 ustala i reguluje minimalną wymaganą sprawność pracy na pełnej mocy kotła oraz na poziomie 30% deklarowanej mocy nominalnej. Klasa dla urządzenia grzewczego zostaje przyznana przez akredytowane laboratorium na podstawie testów kotła.
Klasy kotłów centralnego ogrzewania wg. normy PN-EN 303–5:2012 oprócz norm emisji gazów i pyłów cechuje określona sprawność, w uproszczeniu wygląda to następująco:
– klasa 3 – sprawność kotła wynosi min. 73%
– klasa 4 – sprawność kotła wynosi min. 82%
– klasa 5 – sprawność kotła wynosi min. 88%
Wymagania normy dla kotłów powyższych klas pokazuje tabela
Kotły klasy 5-ej stanowią najbardziej rozbudowaną konstrukcję kotłów na paliwo stałe. W odróżnieniu do swoich poprzedników wyposażone są standardowo w:
– podajnik paliwa
– wentylator i sterownik
– czujnik spalin
– zawór termiczny bezpieczeństwa
Komory paleniskowe wyłożone są zwykle materiałem ceramicznym, pozwalającym na spalanie paliw w wyższych temperaturach, dzięki czemu spalanie jest całkowite i zupełne, a w spalinach jest bez porównania mnie zanieczyszczeń pyłowych jak i tlenku węgla. Wadą jest niestety rozbudowana automatyka i koszt. Większość konstrukcji nawet małej mocy ma cenę powyżej 6000zł. Wbudowane zasobniki na paliwo powodują też większe wymagania co do powierzchni montażowej w kotłowni. Poniżej zostaną omówione wybrane modele kotłów.
Kocioł SAS Compact
Kocioł grzewczy typu SAS COMPACT jest niskotemperaturowym kotłem C.O. wyposażonym w układ automatycznego nawęglania komory paleniskowej. SAS COMPACT o mocy 12÷36 kW jest zaprojektowany i przystosowany do spalania w trybie automatycznym paliwa stałego. Paliwem zastosowawczym jest węgiel kamienny sortymentu groszek, o granulacji 5÷25 mm (groszek energetyczny, płukany, typ 31.2 o nazwie handlowej „eko-groszek”).
Kocioł funkcjonuje wykorzystując działanie zespołu złożonego z: • śrubowego podajnika paliwa napędzanego motoreduktorem, • bezrusztowego, samooczyszczającego się paleniska w formie żeliwnej retorty wykonanej w kształcie kielicha, • wentylatora tłoczącego powietrze do paleniska – retorty, • oraz elektronicznego regulatora temperatury – sterownika. Paliwo do palnika (retorty) jest dostarczane ze zbiornika za pomocą mechanicznego podajnika ślimakowego napędzanego silnikiem elektrycznym – za pośrednictwem wysokiej jakości przekładni o dużym przełożeniu wewnętrznym – umieszczonego w zamkniętej rurze osłonowo – prowadzącej. Układ podajnika jest wyposażony w ścinany element zabezpieczający przed przeciążeniem (sworzeń – zawleczka). Sposób wymiany zabezpieczenia pokazano w załączonej DTR układu nawęglania. Palnik retortowy umieszczony jest w komorze spalania. W żeliwnej retorcie następują wszystkie procesy prowadzące do spalenia podawanego paliwa. Powietrze niezbędne do prawidłowego przebiegu procesu spalania jest doprowadzane od wentylatora napędzanego silnikiem elektrycznym przez kanał powietrzny w obudowie palnika do pierścienia z kanałowymi dyszami kierunkowymi nadmuchu. Popiół powstały w końcowej fazie spalania przemieszcza się na obrzeże retorty, po czym samoczynnie spada do komory popielnika, w której dla wygody eksploatacyjnej umiejscowiona jest wyciągana szuflada popielnicowa. Gorące spaliny przepływają przez stalowy wymiennik ciepła z poziomym układem przegród gdzie oddając ciepło – ulegają schłodzeniu. Ochłodzone spaliny opuszczają kocioł przez stalowy czopuch połączony z przewodem kominowym. Wielkość dawki paliwa oraz częstotliwość jej podawania do palnika oraz strumień objętości powietrza nadmuchowego jest regulowany automatycznie poprzez elektroniczny regulator. Sterownik umieszczony w deklu górnym kotła na podstawie odczytów z czujników temperatury steruje wszystkim urządzeniami regulacyjnymi, czuwając nad efektywnym i ekonomicznym wykorzystaniem dostępnej mocy w celu utrzymania zadanych warunków pracy instalacji.
Sprawne palenisko kotła pozwala na spalanie takiej ilości paliwa, jaka niezbędna jest do utrzymania zadanej przez użytkownika na regulatorze temperatury. Regulator TECH ST-555 posiada duży, czytelny kolorowy dotykowy wyświetlacz z możliwością aktualizacji oprogramowania przy pomocy gniazda USB. Sterownik dokonuje więc ciągłych pomiarów temperatury wody w kotle i na jej podstawie odpowiednio steruje pracą podajnika paliwa i wentylatora. Jednocześnie sterownik steruje pracą pomp: c.o., c.w.u., podłogową, cyrkulacyjną, (jeżeli instalacja grzewcza jest wyposażona w pompy). Kocioł może również pracować poza sezonem grzewczym w układzie z wymiennikiem na ciepłą wodę użytkową.
HERZ Firematic T-control
Kocioł firmy HERZ przeznaczony jest do spalania peletu lub zrębki drzewnej. Posiada sprawność do 93%. Inne parametry:
-Elektronicznym sterowaniem procesem spalania -Regulacja wydajności kotła -Wentylator wyciągowy z płynną regulacją obrotów -Wbudowana wężownica zabezpieczająca -Sonda lambda do optymalizacji procesu spalania (powietrze wtórne i pierwotne) -Wymiennik ciepła pionowy z wbudowanymi turbulatorami -Automatyczne czyszczenie wymiennika ciepła -Automatyczne czyszczenie palnika -Zintegrowany sterownik T-CONTROL do regulacji: Procesu spalania Przygotowania ciepłej wody Zarządzanie buforem ciepła Zarządzanie dwoma obiegami grzewczymi w funkcji krzywej grzewczej Zabezpieczeniem przed niską temperaturą powrotu Szybkim grzaniem (pominięcie bufora) -Zasobnikiem popiołu z przodu -Automatyczne wyprowadzanie popiołu i pyłu.- ruszt schodkowy
Vissmann Easypell
W kotle Easypell pellet, jako paliwo, podawany jest od dołu (podsuwowo) na tacę palnika, przez napędzany silnikiem elektrycznym podajnik ślimakowy. Na tacy palnika następuje spalanie pierwotne. Powstaje przy tym palny gaz, który następnie zostaje wymieszany z tlenem w położonej powyżej tacy rurze ze stali nierdzewnej. Mieszanina gazu spala się w temperaturze ok. 800°C. Gorące spaliny przepływają następnie przez wymiennik ciepła, oddając energię wodzie grzewczej. Część spalin jest następnie zawracana do procesu spalania, a reszta jest odprowadzana przez dmuchawę do komina. Modulacja mocy kotła Easypell w zakresie do 30% mocy znamionowej nie powoduje pogorszenia efektywności kotła. W przypadku braku zapotrzebowania na ciepło kocioł wyłącza się całkowicie.
Sprawność kotła przy obciążeniu znamionowym wynosi aż 93,6%.
Inne zalety:
Półautomatyczny system oczyszczania
– zbędne czyszczenie ręczne
– stałe utrzymanie sprawności
– niższe zużycie paliwa.
Automatyczne odpopielanie tacy palnika
– zbędne czyszczenie ręczne
– nie wymaga dodatkowego silnika
– brak części ruchomych.
Automatyczne rozpalanie
– technologia sprawdzona w ponad 60000 kotłów na całym świecie
– niskie zużycie prądu przy zapotrzebowaniu mocy zaledwie 250 W.
Atestowane zabezpieczenie przeciwpożarowe
– sprawdzone, bezpieczne rozwiązanie stosowane w ponad 60000 kotłów na całym świecie
– nie wymaga sensorów fotoelektrycznych.
Podnoszenie temperatury powrotu w wyposażeniu seryjnym
Automatyczne rozpoznawanie paliwa
– nie wymaga kalibracji
– proste i szybkie uruchomienie
– automatyczna adaptacja przy zmianie rodzaju pelletu
– stale optymalne spalanie.
Dmuchawa spalin z regulowanymi obrotami uniemożliwia powstawanie nadciśnienia w komorze spalania
Inne zalety kotłów 5-ej klasy
Kotły 5-ej klasy mają w zdecydowanej większości konstrukcji automatyczne zapalanie paliwa, co sprawia, że stają się niemal bezobsługowe. W praktyce konieczna jest okresowa kontrola pracy kotł
a, i jego czyszczenie, z popiołu, jak i
powstałego nagaru po stronie przewodów spalinowych, czy nawet samego czujnika spalin (sonda lambda). Automatyczny zapłon realizowany jest z reguły elektrycznie przez grzałki zainstalowane w komorze paleniskowej, lub przez gorące powietrze.
Fot. Po prawej zapalarka metalowa, rurkowa
Grzałki elektryczne mogą być wykonane z metalu lub ceramiki. Grzałki metalowe rozgrzewają się do wysokiej temperatury przebywając bezpośrednio w palenisku, lub na podajniku przed paleniskiem. W przypadku grzałek ceramicznych, na rozgrzany element oporowy kierowany jest strumień powietrza, które ogrzewa sie do bardzo wysokiej temperatury znacznie przekraczającej temperaturę zapłonu biomasy, czy węgla. Gorący strumień kierowany jest bezpośrednio na paliwo. Czas zapłonu pelletu przy grzałce ceramicznej nie przekracza zwykle 60s.
Rys. Grzałka ceramiczna PSX i zasada jej działania