Kotły na paliwo stałe

W domowych instalacjach grzewczych, ze względu na rodzaj używanego paliwa, najczęściej używane są dwa rodzaje kotłów. Pierwsze to kotły gazowe, przeznaczone do spalania głównie gazu ziemnego. Alternatywą dla tych urządzeń są kotły na paliwo stałe, które od lat cieszą się dużą popularnością. Decyzja o wyborze danego rozwiązania powinna być poprzedzona analizą cen paliwa i jego dostępnością. Ważne jest także zrównoważenie kosztów inwestycji i późniejszej eksploatacji.

Kotły niskotemperaturowe

Do uniwersalnych rozwiązań zaliczają się kotły niskotemperaturowe instalowane w systemach CO. Jeżeli kocioł ma pracować w układzie zamkniętym, ważne jest wyposażenie go w odpowiednie zabezpieczenia ograniczające wysoki wzrost temperatury wewnątrz kotła.

W zależności od konstrukcji, możemy wymienić kilka rodzajów kotłów uniwersalnych.

• Kotły ze spalaniem górnym — całościowe spalanie paliwa stałego w tego typu urządzeniach znacząco skraca czas przekształcania go w żar. Jednorazowe zakładanie paliwa pozwala na 8–10 h pracy kotła, przy czym jego moc ciągle się zmienia, a wysoka temperatura spalin ogranicza sprawność urządzenia do 75 proc. (przy zachowaniu mocy nominalnej). To najbardziej popularny rodzaj kotłów.
• Kotły ze spalaniem dolnym — komora spalania w tych urządzeniach znajduje się za komorą zasypową (inaczej niż w przypadku kotłów ze spalaniem górnym, gdzie oba te elementy są połączone). Konstrukcja kotła umożliwia załadowanie dodatkowego paliwa podczas pracy urządzenia. Do spalania paliwa wykorzystywane jest powietrze wtórne, a samoczynna regulacja pozwala zachować stałą moc cieplną. Do głównych zalet kotłów ze spalaniem dolnym zaliczyć można zmniejszoną emisję zanieczyszczeń, niższą temperaturę spalin i wydajne zużycie paliwa.

Na rynku dostępne są również modele łączące oba rozwiązania, pozwalające na spalanie górne i dolne. Należy również wspomnieć, iż zastosowanie nowoczesnych technologii znacząco wpływa na wzrost ceny tego typu urządzeń.

Oprócz powyższych urządzeń producenci oferują kilka dodatkowych rozwiązań technicznych przeznaczonych do spalania konkretnego rodzaju materiału.

Dozowanie paliwa

Dostarczanie paliwa do komory spalania, w kotłach z dozownikiem, odbywa się za pomocą automatycznego podajnika. Do najpopularniejszych modeli z tej grupy należą kotły retortowe wyposażone w podajnik ślimakowy. Ich konstrukcja opiera się na tzw. palenisku bezrusztowym, do niego paliwo doprowadzane jest przez podajnik, którego praca steruje automatyczny regulator. Zapewnia to utrzymanie stałej mocy gwarantującej wydajne działanie urządzenia.

Kocioł z dozownikiem ©GALMET

Podajnik paliwa instalowany jest również w kotłach miarowych z podajnikiem tłokowym. Załadunek paliwa do komory spalania odbywa się tutaj porcjami. Korzyścią, która płynie z zastosowania tego typu kotłów, jest komfort ich obsługi — urządzenie może samoczynnie pracować nawet 5 dni bez potrzeby obsługi. Wiele modeli wyposażonych jest w ruszta, które umożliwiają pracę kotła również podczas awarii prądu. To wszystko sprawia, że tego typu kotły stanowią konkurencję dla popularnych kotłów gazowych.

Zgazowywanie drewna

Proces spalania w kotłach zgazowujących drewno przebiega etapowo. Najpierw drewno (najczęściej kawałkowe) jest odgazowywane w komorze kotła. Następnie gaz drzewny przedostaje się do palnika, gdzie mieszany jest z dostarczonym przez wentylator powietrzem. Mieszanka powstająca w ten sposób spalana jest w komorze spalania. Co istotne, obsługa tego typu kotła, mimo automatycznego sterowania, wymaga stałego uzupełniania paliwa, w zależności od jego pojemności nawet co kilka godzin. Ponadto drewno przed zgazowywaniem musi posiadać odpowiednią wilgotność, nie przekraczającą 20 proc. Decydując się na zakup kotła zgazowującego, musimy liczyć się z wydatkiem rzędu 7 tys. zł.

Spalanie słomy

Kotły do spalania słomy, w zależności od konstrukcji i sposobu spalania, możemy podzielić na:

• kotły wsadowe, w których w sposób cykliczny spalaniu ulegają całe baloty słomy;
• kotły o ruchu ciągłym, gdzie spalana jest mieszanka rozdrobniona, tzw. cygarowa technologia spalania.

Kocioł na paliwo stałe ©VIESSMANN

W polskich gospodarstwach domowych najczęściej używane są kotły wsadowe. Ich podstawową zaletą jest łatwość obsługi i niska cena. Należy pamiętać, że kotły te przeznaczone są do pracy tylko w układach otwartych. Obieg powietrza rozdzielony jest na dwa kanały. Wtłaczane przez wentylator powietrze pierwotne służy do zgazowania biomasy w komorze spalania. Z kolei tlenek węgla i inne gazy powstałe w trakcie procesu kierowane są do drugiej komory. Zachodzi w niej proces całkowitego dopalenia pozostałości paliwa i powstałych związków chemicznych. W celu osiągnięcia pełnej efektywności kotła, powinno się dokładnie wymieszać powstałe gazy z wtłaczanym powietrzem. W końcowym etapie spaliny przechodzą jeszcze przez wymiennik ciepła, a potem do systemu kominowego.

Instalacja grzewcza

Kotły na paliwo stałe mogą pracować zarówno w układach otwartych, jak i zamkniętych. Przy wyborze drugiego wariantu, zgodnie z obowiązującym prawem, moc nominalna kotła nie może przekroczyć 300 kW, a urządzenie powinno posiadać system odprowadzania ciepła.

Do prawidłowej pracy instalacji ogrzewania, konieczne jest zapewnienie poprawnego obiegu wody. Istnieją dwa jego rodzaje:

• obieg grawitacyjny — woda krąży w instalacji pod wpływem działania grawitacji. Zimna woda o większej gęstości spływa w dół, a lżejsza gorąca przedostaje się do góry.
• obieg mechaniczny — ruch czynnika grzewczego wytwarzany jest przez pompę podłączoną do instalacji CO.

Kocioł z podajnikiem©METAL FACH

Niewątpliwą zaletą drugiego rozwiązania jest większa swoboda regulacji przepływu. Obieg mechaniczny wymaga jednak dostarczenia energii elektrycznej do zasilania pomp sterujących przepływem wody. Dlatego gdy zdecydujemy się na jego wybór, warto zainstalować bypassy, zastępujące główny obieg podczas awarii zasilania. Woda będzie krążyć wtedy na skutek działania grawitacji. Jeżeli w instalacji grzewczej stosujemy kocioł na paliwo stałe, warto go podłączyć do systemu buforów, które gromadzą wytworzone ciepło. Takie rozwiązanie jest korzystne również ze względów ekonomicznych, ponieważ umożliwia efektywną pracę kotła, mimo zmieniającego się zużycia ciepła w różnych okresach roku.

Przyszłość kotłów na paliwo stałe

Wysoka sprawność nowoczesnych kotłów na paliwo stałe sprawia, że są one doskonałą alternatywą dla kotłów gazowych. Ze względu na różnorodność paliwa opałowego, przy coraz większej popularności słomy, pelet i brykietu, ogrzewanie staje się tańsze. Biomasa zmniejsza również wydzielanie się szkodliwych substancji powstających np. podczas spalania węgla kamiennego. Kolejną zaletą jest wpływ kotłów wykorzystujących biomasę na wskaźnik zapotrzebowania na energię pierwotną (dalej: EP) danego budynku. Należy pamiętać, że aby dom spełniał wymagania zawarte w normach budowlanych, wartość EP musi być mniejsza od wartości referencyjnej w nich opisanej.

Nie można jednak zapominać, że kotły na paliwo stałe wymagają stałej obsługi. Ograniczony dostęp paliwa oraz potrzeba jego dowozu i składowania mogą sprawić, że przy ograniczonych zasobach przestrzeni korzystanie z kotła będzie znacznie utrudnione.

Mariusz Opala

artykuł pochodzi z kwartalnika
Kreator Projekty wydanie 04/2012
więcej o kwartalniku czytaj na
Kreator Projekty.pl