Zvažte moderní kotle na tuhá paliva, pochopte vlastnosti jejich designu a to, co dělají dobré pro obyvatele soukromých domů. Lze rozlišit tři široké kategorie:
- klasický design,
- novofanglovaná pyrolýza dlouhá,
- Automatizovaný.
Jaké jsou výhody a nevýhody těchto typů kotlů?
Kdo co vyrábí, trendy ve vývoji kotlů na tuhá paliva
Pokud se podíváte na výstavu topných zařízení, pak podle vzorků produktů a solidnosti společností můžete určit, co je poptávka, a který kotel na tuhá paliva bude vhodný pro soukromý dům.
- Většina z nich jsou klasické designy s malou modernizací. Pokládka tuhého paliva se provádí ručně, spalování probíhá zdola nahoru, některé vzorky jsou vybaveny ventilátorem pro úpravu tahu, jiné pracují pouze na tah standardního komína. Je patrná touha zvýšit výkon a objem plnění paliva, pro některé – možnost zpomalení spalování, ale s povinným dohoříváním plynů s přívodem sekundárního vzduchu.
- Inovace poutají pozornost v kategorii automatizovaných kotlů na tuhá paliva. Jednotky světových značek, vybavené bunkry, spalují vše, co je velikostně vhodné – od pilin po uhlí včetně pelet a palivového dřeva. Cena evropských produktů této třídy ale není povzbudivá, nezbývá než se spolehnout na místní výrobce, pokud mluvíme o masové poptávce.
- Pyrolýzu, a tzv. „dlouhé hoření“, v podobě sudů, kde doutná velké množství palivového dříví, vlastně světové firmy nepředstavují, velké nedostatky takových systémů, stejně jako zákaz pálení s nedostatek vzduchu, afekt. Nabízejí je převážně pouze místní výrobci SNS, jelikož po těchto výrobcích máme poptávku i přes jejich nedostatky a vysokou cenu.
Kotle s automatickým přívodem paliva
Je patrný trend k masové instalaci automatických kotlů na tuhá paliva do domácností. Tyto jednotky představují klasický kotel, avšak s doplňkovou možností přivádění paliva do spalovací komory pomocí šneku z bunkru. Největším problémem je v tomto případě spalování uhlí, při kterém se popel spéká do koláčů, které narušují normální spalování a odstraňování popela. Pro vyřešení problému jsou jednotlivé bloky vybaveny uhelnými rotačními hořáky, které neustále pohybují hořící palivo.
- Snadná údržba, ke kotli se můžete přiblížit každých pár dní, kdy se do bunkru nasype palivo, vynese se popel.
- Můžete si naprogramovat topný výkon (množství dodaného paliva), získat automatické topení.
- Vysoká cena. Ale možnosti rozpočtu na uhlí již byly vyvinuty, ve kterých je palivo dodáváno pod vlastní hmotností, mnozí budou mít rádi demokratickou cenu .
Hlavní nevýhody pyrolýzních kotlů a dlouhé hoření
Současné spalování příliš velkého množství palivového dřeva, které je navrženo tak, aby se “zřídka přiblížilo ke kotli”, s sebou nese značné nevýhody.
- Energetické potřeby domu se příliš neshodují s energetickou účinností takového kotle. Trochu topit, pak uhasit, což je mimo sezónu a v zimě téměř vždy potřeba, je v těchto kotlích obtížné. Proto nadměrná spotřeba paliva, obecně nízká účinnost. Aby se nevýhoda vyrovnala, výrobce požaduje i instalaci vyrovnávací nádrže, což už je na drahý kotel příliš .
- Neschopnost používat pryskyřičné palivové dřevo, usazeniny ucpávají systém, hlaveň – vážné omezení typu palivového dřeva – jak takové kotle ohřívat?
- Emise popela, oxidu uhelnatého a nespálených částic do komína – poškození životního prostředí, – omezení použití ve vyspělých zemích.
- Velká cena bez výhod.
Konstrukce se však neustále zdokonalují a kotle „dlouho hořící“ se pomalu převádějí na schéma „bunkr – gravitační dodávka paliva“.
Jak klame reklama na pyrolýzní (dlouhodobé) kotle
Proč takové kotle nevyrábějí sériově renomované firmy? – mimo jiné si nechtějí kazit pověst a klamat spotřebitele o domněle dostupné výhody. Reklama malých výrobců je obvykle zavádějící v následujících bodech.
- Vyšší účinnost.
Ve skutečnosti je účinnost stejná, což je odborníkovi okamžitě jasné z teploty výfukových plynů, není nižší než u kotlů klasické konstrukce. - Není tam žádný popel.
Bohužel popel, jehož přítomnost nezávisí na způsobu spalování paliva, je vyfukován vzduchem do potrubí a usazuje se na našich budovách a „na našich hlavách“. A ne jako v konvenčních systémech, častěji se vyjímá ve formě hnojiva pro rostliny. - Lze topit surovým dřevem.
Mohou topit jakýkoli kotel, ale energetická účinnost bude nízká, energie bude vynaložena na odpařování vody – proces nezávisí na konstrukci kamen .
Konvenční kotle ocelové i litinové
Litinový výměník tepla v kotli na tuhá paliva je považován za odolnější, podmíněně „věčný“, ale zároveň se bojí prudkého poklesu teploty, když je vhozena studená chladicí kapalina, před kterou by měla být ochrana.
Obecně není rozdíl ve spotřebitelských kvalitách tak výrazný a oba od známých výrobců jsou spolehlivými jednotkami – nejprodávanějšími “tahouny” domácího vytápění na tuhá paliva.
- Minimální cena.
- Extrémní jednoduchost a velká spolehlivost za předpokladu správného topného systému.
- Pevné palivo je nutné hlásit několikrát denně, sledovat proces spalování.
Nedostatek stálé údržby je částečně eliminován použitím vyrovnávací nádrže v topném systému. To s sebou ale nese značné komplikace a zdražení. Je však možné kombinovat vyrovnávací paměť s přívodem teplé vody, taková schémata pouze získávají na popularitě. Současně je kotel vybrán s vysokým výkonem – aby topil méně často.
Ukazuje se ale, že v evropských zemích se tepelný akumulátor stává povinným pro použití s kotlem na tuhá paliva – normy byly zavedeny na legislativní úrovni – proč?
Progresivní řešení výběru kotlového zařízení.
Při plném provozu kotle na tuhá paliva je přiváděn vzduch bez omezení, dochází k nejúplnějšímu spalování paliva a jsou minimalizovány emise škodlivých látek. Energie se ale uvolňuje příliš mnoho, je potřeba ji někde akumulovat. Proto je bez vyrovnávací nádrže v mnoha zemích provoz takových kotlů zakázán, stejně jako omezení přívodu kyslíku do topeniště.
Akumulátor tepla vám tak umožňuje vyřešit nejen snadné použití, ale také otázky důležité z hlediska životního prostředí a také poskytnout domu teplou vodu pro potřeby sprchy a kuchyně .
Kotle na tuhá paliva jsou vyrobeny z oceli nebo litiny a slouží k vytápění a zásobování teplou vodou obytných a průmyslových objektů. Kombinují účinnost a možnost uspořádání autonomního systému vytápění, což je důležité zejména pro nezplynované regiony a oblasti s nestabilní dodávkou elektřiny. Princip činnosti tohoto typu kotlů je založen na uvolňování tepelné energie v důsledku spalování takových druhů pevných paliv, jako je uhlí, rašelina, palivové dřevo, pelety a další.
Konstrukce a princip činnosti kotlů na tuhá paliva
Klasický kotel na tuhá paliva je stavebnicové konstrukce, sestavený v jednom tělese.
Hlavní konstrukční prvky:
1. Tepelný výměník je jednou z nejdůležitějších částí kotle, s jeho pomocí se tepelná energie ohřátých spalin přenáší přímo do nosiče tepla. Rychlost průchodu plynu je řízena odsávačem kouře. V průměru je životnost výměníku asi 20 let. Pro výrobu oceli nebo litiny lze použít.
Ocelový výměník tepla je levnější, ale rychleji se opotřebovává. Je vhodné udržovat teplotu chladicí kapaliny alespoň 65 °C, aby se zabránilo tvorbě kondenzátu. Mezi výhody ocelového výměníku patří jeho odolnost proti náhlým změnám teploty.
Litinový výměník tepla je odolnější, méně náchylný ke korozi a vyžaduje udržování teploty chladicí kapaliny od 50 °C a výše.
2. Spalovací komora s dvířky je určena pro přikládání a spalování paliva.
3. Rošt musí mít vysokou tepelnou a korozivzdornou odolnost, k výrobě se často používá slitina železa a grafitu (šedá litina). Rošt zajišťuje přístup vzduchu pro udržení spalování, rovnoměrné rozložení paliva a také prosévání nespálených zbytků do popelníku.
4. Poklop pro čištění horních průchodů.
5. Regulátor teploty může být buď mechanický (regulátor tahu) nebo automatický (mikroprocesorový regulátor).
Pro pohodlnější a bezpečnější provoz kotle lze použít přídavná zařízení: regulátor tahu, plynový hořák pro zapalování, termostatický ventil proti přetopení a další.
Provoz kotle začíná zapálením, při kterém teplota rychle stoupne z 30-35°C na 500-600°C za 5-10 minut. Zároveň se teplota výměníku zvýší na 40-70°C v závislosti na nastavení systému. V další fázi dosáhne teplota v peci 1000-1300°C v závislosti na použitém palivu a chladivo se ohřeje na provozní teplotu. V této fázi je důležité zabránit překročení teploty 95 °C, čehož je dosaženo úpravou průtoku vzduchu do spalovací komory pomocí ventilu. V konečné fázi palivo zcela vyhoří a vytvoří se žhavé uhlí, po kterém dochází k postupnému útlumu a poklesu teploty.
Většina moderních kotlů je vybavena čidlem určeným k automatickému udržování teploty v rozsahu od 65°C do 90°C. Čidlo je napojeno na klapku, která reguluje přístup vzduchu do spalovací komory pro udržení spalovacího procesu.
Výhody a nevýhody kotlů na tuhá paliva
Použití kotlů na tuhá paliva v systémech vytápění a zásobování teplou vodou má několik výhod:
1. Hlavní výhodou kotlů na tuhá paliva je možnost autonomního provozu. Provoz kotle nezávisí na dostupnosti elektřiny, plynu nebo jiných externích zdrojů energie, což umožňuje jeho provoz v odlehlých oblastech i využití jako záložního zdroje tepla v případě výpadku proudu nebo problémů s přívodem plynu.
2. Používané druhy paliva (uhlí, rašelina, pelety a další) jsou mnohem levnější než použití plynu, elektřiny nebo motorové nafty. Je však třeba vzít v úvahu dodatečné náklady na dopravu, manipulaci a skladování.
3. Maximální účinnost standardních kotlů může dosáhnout 84,9 %.
4. Jednoduché uspořádání kotle výrazně zvyšuje jeho spolehlivost a prodlužuje životnost.
5. Většina modelů kotlů může pracovat na různé druhy paliva.
6. Náklady na kotel na tuhá paliva jsou nižší než na plynový nebo elektrický kotel podobného výkonu.
Mezi nevýhody kotlů na tuhá paliva patří potřeba samostatné místnosti pro instalaci kotle a skladování zásob paliva. Provoz je časově náročnější, protože vyžaduje pravidelné ruční přikládání paliva, čištění popela a sazí.
Klasické kotle na tuhá paliva
Standardní kotle na tuhá paliva mají extrémně jednoduchou konstrukci, což vede k poměrně nízkým nákladům a snadnému provozu. Takové kotle mají velkou spalovací komoru a jsou nenáročné na druh a kvalitu paliva. Úplná energetická nezávislost umožňuje jejich použití v podmínkách chybějícího nebo nestabilního napájení.
Jednoduchost konstrukce má i negativní stránky – relativně nízkou účinnost, nutnost častého plnění paliva, mechanické nastavení teploty chladicí kapaliny, citlivost na úroveň vlhkosti paliva a další. Vyžaduje také poměrně časté čištění kotle – hromadění popela snižuje výkon kotle a může vést k přehřátí a poruše. Při provozu takových kotlů je třeba vzít v úvahu jejich velkou setrvačnost – možný je pouze pozvolný a relativně pomalý pokles nebo zvýšení teploty, rychlé zahřátí nebo vypnutí kotle je nemožné. Vzhledem k nízké ceně je vhodné takové kotle používat jako záložní v případě přerušení dodávky elektřiny nebo plynu.
Dlouho hořící kotle
Princip činnosti kotlů s dlouhým spalováním je zaměřen na dlouhodobé a hospodárné spalování paliva. Doba provozu těchto kotlů na jedno zatížení je až 5 dní při použití uhlí a až 30 hodin při použití palivového dřeva. Pro zvýšení provozní doby a množství vytvořeného tepla se používá metoda „horního“ nebo „horního-spodního“ spalování. Vizuálně lze tuto metodu zvážit na příkladu pálení obyčejné zápalky, nejprve ji otočit plamenem ve směru k podlaze a poté přesměrovat nahoru – při nasměrování plamene nahoru se výrazně prodlouží doba hoření.
Komora ohřevu vzduchu je propojena se spalovací komorou pomocí teleskopického potrubí s rozdělovačem vzduchu, kterým je přiváděn ohřátý vzduch. Jak palivo dohořívá, trubka klesá vlastní vahou, což zajišťuje rovnoměrné optimální spalování tenké vrchní vrstvy paliva.
Charakteristickým rysem těchto kotlů je velký objem spalovací komory, který umožňuje naložení až 50 kg paliva. Kvůli omezenému přívodu vzduchu nedochází ani tak k hoření, jako k doutnání paliva. Vzhledem k objemu komory a pomalému spalování stačí jedna záložka paliva na provoz kotle od 12 hodin do 5 dnů. Účinnost takových kotlů dosahuje 90 %, snadno se obsluhují a udržují.
Podobná, ale pokročilejší a ekonomičtější technologie se používá také u plynových kotlů.
Pyrolytické kotle
Účinnosti pyrolýzních (plynotvorných) kotlů je dosaženo díky oddělenému spalování tuhého paliva a hořlavých plynů uvolňovaných při procesu v oddělených spalovacích komorách. Jiný název pro fenomén pyrolýzy je suchá destilace. Palivo se vlivem vysoké teploty (200-800 °C) a při omezeném přístupu vzduchu do spalovací komory rozkládá na pevný zbytek a pyrolýzní plyn (směs dusíku, vodíku, oxidu uhelnatého a uhlovodíků). Spalitelný plyn je přiváděn ventilátorem přes keramickou trysku do druhé komory, kde dochází k přimíchávání kyslíku a spalování plynu. V důsledku toho dochází k dodatečnému sušení organického paliva (používá se hlavně palivové dřevo nebo štěpka), což přispívá k dokonalejšímu spalování a tvorbě menšího množství popela a sazí. Účinnost pyrolýzních kotlů může dosáhnout 85-92% v závislosti na kvalitě výchozího paliva. Použitá technologie umožňuje provoz kotle na jedno zatížení až 12 hodin, spotřebuje palivo ekonomičtěji než klasické kotle na tuhá paliva a je čistší a šetrnější k životnímu prostředí díky snížení množství pevných a plynných odpadů.
Nevýhody pyrolýzních kotlů zahrnují jejich relativně vysokou cenu, zvýšené požadavky na vlhkost organického paliva (ne více než 25-30%), nutnost plného zatížení pro efektivní provoz, povinná instalace třícestného ventilu pro přimíchávání horké vody do vratného potrubí (teplota by neměla klesnout pod 65°C, aby nedocházelo ke vzniku kondenzátu) a pojistný ventil pro nouzové vypouštění přebytečné vody při varu. Vzhledem k relativní složitosti konstrukce a potřebě dalšího vybavení je většina těchto kotlů nestálá, což je zbavuje hlavní výhody kotlů na tuhá paliva – autonomie.
Použití nepřímotopných kotlů nebo zásobníků tepla jako doplňkového vybavení umožňuje snížit spotřebu paliva až o 20 %, prodloužit dobu mezi plněními a také mít stálý přísun vody pro zásobování teplou vodou.
Kotle na pelety
Pro provoz takových kotlů se používá speciální druh paliva – pelety. Pelety se vyrábějí převážně z odpadů dřevozpracujícího průmyslu lisováním. K lepení dřevěných částic dochází bez použití chemických přísad: vlivem teploty dřevo uvolňuje lignin, který slouží jako pojivo. Při spalování jedné tuny pelet se uvolní 3500 kWh tepelné energie, což je jedenapůlkrát více než při spalování podobného množství palivového dřeva nebo štěpky. Vlhkost je pouze 8-12%. Pelety jsou sypký zrnitý materiál, který výrazně usnadňuje proces přepravy a skladování a je ekologickým produktem, bez uvolňování toxických látek při spalování.
Konstrukčním znakem kotlů na pelety je povinná přítomnost zásobníku (nakládací násypky) pro skladování a podávání pelet do spalovací komory pomocí šnekového mechanismu. Současně doba nepřetržitého provozu kotle závisí pouze na objemu násypky a v průměru od 3-7 dnů.
V závislosti na modelu kotle lze použít různé způsoby spalování pelet. Retortový hořák je ocelová nebo litinová mísa, na jejímž povrchu je zespodu přiváděno palivo. Do spalovací zóny je přiváděn vzduch, který podporuje spalovací proces a zabraňuje přehřátí hořáku. Lze použít jak pohyblivé, tak pevné retortové hořáky. Mobilní (otočné) umožňují efektivně spalovat palivo s vysokým obsahem popela, vlhkosti a prachu.
Účinnost kotlů na pelety může být až 95% v závislosti na kvalitě paliva a modelu kotle. Provoz většiny kotlů je plně automatizovaný a bezpečný.
Kotle na pelety jsou energeticky závislé, protože provoz šroubového mechanismu, automatického zapalování a systému přívodu vzduchu vyžaduje elektřinu.
Výpočet výkonu a základní zásady pro instalaci kotlů na tuhá paliva
Při výpočtu potřebného výkonu kotle je třeba vzít v úvahu mnoho faktorů – povětrnostní podmínky pro konkrétní klimatickou zónu, stupeň zateplení domu, těsnost oken s dvojitým zasklením, typ použitých radiátorů (ocelové, hliníkové , litina), přítomnost teplé podlahy a mnoho dalšího. Velmi přibližný výpočet výkonu lze provést na základě potřeby 1 kW na 10 m² s výškou stropu 3 metry, tyto údaje jsou však vhodné pouze pro předběžný výběr modelu kotle, konečný výpočet by měl provést pouze specialista.
Instalace kotle na tuhá paliva je nejvhodnější v nezplynovaných oblastech a oblastech, kde může dojít k výpadkům proudu. Účinnost a spolehlivost celého topného systému v domě závisí na tom, jak správně je kotel namontován a jeho potrubí je vyrobeno. Pro zařízení pece je přidělena samostatná místnost, nezbytně vybavená přívodním a odsávacím ventilačním systémem. Kotel je namontován na rovném betonovém nebo cihlovém podkladu ve vzdálenosti ne blíže než 70 cm od stěn místnosti. Kotel se používá především v kombinaci s tepelně izolovaným zásobníkem. Zásobník slouží k ochraně systému před přehřátím, umožňuje přizpůsobit různé zdroje tepla (kotel na tuhá paliva, elektrokotel, plynový kotel nebo jiné) do jednoho systému s topným systémem, optimalizuje provoz kotle, zvyšuje jeho účinnost a snižuje spotřeba paliva. Voda v takové nádrži dokáže udržet teplotu několik dní a používá se jak pro topné systémy, tak pro domácí potřeby. Lze použít i nepřímotopné kotle vybavené jak spirálovými výměníky pro využití tepelné energie kotle, tak elektrickým ohřívačem pro ohřev vody v létě. Důležitým prvkem potrubí kotle je expanzní nádoba určená ke kompenzaci přebytečné vody, která vzniká při procesu ohřevu. Objem nádrže musí být minimálně 1/10 celkového objemu vody v systému.
Na výstupu z kotle je instalována pojistná skupina skládající se z manometru, automatického odvzdušňovacího ventilu (pro zamezení zavzdušnění systému a vzduchových uzávěrů) a pojistného ventilu.
Charakteristickým rysem kotlů na tuhá paliva je neschopnost řídit dodávku paliva, respektive pravděpodobnost přehřátí je poměrně vysoká. K zabránění přehřátí se používá chladicí výměník tepla. Některé modely ocelových kotlů jsou jím vybaveny zpočátku, v jiných případech je instalován na výstupu z kotle před topným systémem. Při zahřátí kotle na 95 °C se aktivuje termostatický ventil a do výměníku tepla je přiváděna studená voda z vodovodního systému nebo nádoby k tomu speciálně určené. Po vychladnutí kotle a poklesu teploty se ventil uzavře.
Dalším, jednodušším způsobem, jak se vypořádat s přehříváním, je použití vypouštěcího ventilu. V případě překročení přípustné hodnoty teploty je teplá voda přesměrována do kanalizace a studená voda je přiváděna do otopného systému z vodovodu.
Při instalaci kotle na tuhá paliva je nutné počítat s jeho setrvačností, postupně dochází k útlumu paliva a poklesu teploty. Vzhledem k tomu, že oběhové čerpadlo je zodpovědné za nucenou dodávku chladicí kapaliny, měla by být zajištěna instalace baterie pro jeho nepřetržitý provoz v případě výpadku proudu. V opačném případě může nerovnoměrné vytápění různých sekcí vyřadit z provozu celý topný systém.
Efektivní a produktivní provoz kotle do značné míry závisí na dobrém tahu a správně vypočítaném a nainstalovaném komínu. Při výběru komína je třeba věnovat pozornost jeho výšce, průměru, délce urychlovacího úseku a kvalitě izolace potrubí. Výška a průměr potrubí se počítá na základě výkonu kotle, při nedostatečné výšce potrubí nebudou spaliny dobře odváděny a v nejhorším případě budou proudit opačným směrem do pokoj. Obvykle je minimální délka potrubí uvedena v návodu ke kotli a průměr odpovídá výstupu z kotle. Izolace potrubí neumožňuje příliš rychlé ochlazení spalin, při ochlazování může dojít ke zhoršení tahu. Pro výrobu komínů se používá především trubka z pozinkované nerezové oceli o průměru 120, 150 nebo 200 mm. Vyrábí se také čtvercové komínové trubky. Taková trubka je mírně náchylná ke korozi pod vlivem srážek a kondenzátu, je vhodná k montáži a instalaci a má také atraktivní vzhled, který umožňuje její instalaci podél fasády domu. Ve spodní části komína je vybaven vypouštěcím ventilem kondenzátu a čisticím poklopem.
Na přání zákazníka lze kotle dodatečně vybavit systémy automatického přívodu paliva z násypky. V tomto případě lze použít pouze jemné palivo.
Pro připojení a potrubí kotle lze použít pouze kovové trubky (měděné, ocelové a jiné), použití polypropylenových, kovoplastových a zesíťovaných polyetylénových trubek je nepřípustné.
