Oszczędzając energię chronisz środowisko

CO NOWEGO W INSTALACJACH? (3)

Wprowadzenie do szerokiego użytku kotłów na paliwa stałe z automatycznym podawaniem paliwa usunęło nękającą użytkowników małych kotłów tradycyjnych zmorę braku możliwości w miarę dokładnej regulacji temperatury wody grzewczej. Stosowane w tych urządzeniach prymitywne miarkowniki ciągu regulowały temperaturę w sposób zgrubny, a niekiedy, przy niskich temperaturach zewnętrznych i wysokim ciśnieniu atmosferycznym, nawet domknięcie drzwiczek przysłaniających wlot powietrza do spalania nie chronił przed przegrzaniem wody grzewczej.

Kotły nowej generacji zapewniają, oczywiście jak na zróżnicowany w kotłach na paliwa stałe proces spalania, zadowalający stopień regulacji, praktycznie porównywalny z możliwościami kotłów opalanych gazem lub olejem opałowym.

Sterowanie kotłami węglowymi z palnikami automatycznymi

Podstawowymi, tradycyjnymi regulatorami są sterowniki dwunastawne pracujące w trybie grzanie i podtrzymywanie. Tryb pierwszy dzieli się na pracę i postój. W czasie pracy, uruchamianej według programu czasowego, włączony jest mechanizm podawania paliwa i pracuje wentylator nadmuchowy, którego wydajność jest regulowana ilością obrotów. Po osiągnięciu założonej temperatury zostaje wyłączony podajnik paliwa i wentylator, a sterownik przechodzi na tryb podtrzymywanie, w czasie którego co jakiś czas na krótko uruchamia się podajnik paliwa i wentylator, aby nie dopuścić do wygaszenia paleniska. Po ustalonym obniżeniu się temperatury wody grzewczej, wracamy do trybu grzanie.

System dwunastawny wymaga stałej kontroli, gdyż na przykład w przypadku nadmiernego zwiększenia lub zmniejszenia warstwy paliwa, co może zachodzić przy zbyt krótkich lub nadmiernie wydłużonych okresach postoju, następują zakłócenia w pracy kotła, charakteryzujące się wzrostem emisji szkodliwych substancji dla zbyt grubej warstwy paliwa lub w spadku sprawności przy nadmiernym przepływie powietrza nadmuchowego przez cienką warstwę paliwa.

Lepsze wyniki można osiągnąć stosując obecne już na naszym rynku regulatory pracujące według popularnego w automatyce algorytmu PID działającego według reguły proporcjonalno-całkująco-różniczkującej. Jest on znacznie prostszy w użytkowaniu od regulatora dwunastawnego, gdyż zamiast czterech parametrów (temperatura wody grzewczej, czas podawania paliwa, czas przerwy i sterowana obrotami wydajność wentylatora) ustalamy tylko dwa : temperatura wody grzewczej i czas podawania paliwa. Regulator PID nie wyłącza podajnika paliwa i wentylatora, ale zmienia czas jego postoju i wydajność wentylatora, korzystając z zapisanych w sterowniku informacji.

Regulatory małych kotłów węglowych, ze względu na koszty nie analizują, jak ma to miejsce w dużych jednostkach przemysłowych, składu i temperatury spalin, a tym samym właściwych proporcji między ilością paliwa i niezbędnego do prawidłowego spalania powietrza. W pewnym stopniu, oczywiście przy założonym uproszczeniu, zadanie to realizuje ciekawy regulator o nazwie eCool.pl., opracowany ostatnio przez Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu i przeznaczony dla kotłów retortowych nowej generacji, z palnikami typu Brucer. O kotłach tych pisaliśmy w poprzednim odcinku. Palnik eCool skutecznie eliminuje konieczność ingerencji użytkownika w proces regulacji, niezbędnej przy stosowaniu palników dwunastawnych, a nieraz także w przypadku sterowników PID. Zaleta ta jest szczególnie istotna przy zmianie asortymentu paliwa.

 

 

Zamykamy instalacje zasilane kotłami węglowymi

 

Każdy fachowy ogrzewnik ma w pamięci zakodowaną informację, że instalacje grzewcze wyposażone w kotły opalane paliwem stałym mogą pracować tylko w układzie otwartym. Żywiołowy rozwój techniki grzewczej, jaki nastąpił po okresie transformacji ustrojowej na początku lat dziewięćdziesiątych, wywołał powszechne pragnienie stosowania nowych, praktycznych systemów grzewczych, a do takich należą układy grzewcze zamknięte wzbiorczym naczyniem przeponowym.

Są rejony w kraju, gdzie nie bacząc na grożące niebezpieczeństwo i wbrew obowiązującym przepisom, masowo instaluje się zamknięte systemy grzewcze zasilane kotłami węglowymi i to często w rozwiązaniu tradycyjnym, stanowiącym szczególne zagrożenie. Zabezpieczenie instalacji miarkownikami ciągu i zaworami bezpieczeństwa stosowanymi dla kotłów opalanych gazem i olejem, jest, szczególnie dla systemów o małej pojemności wodnej, a takie w większości przypadków są obecnie wykonywane, całkowicie iluzoryczne.

Wprowadzenie do użytkowania kotłów węglowych nowej generacji, zasilanych paliwem w sposób porcjonowany, bezsprzecznie zagrożenie spowodowane przegrzaniem i odparowaniem wody zmniejszyło, ale nie zlikwidowało całkowicie, dlatego niezbędne okazało się szybkie sięgnięcie do norm europejskich i wreszcie uporządkowanie sytuacji.

Od dnia 8 lipca 2009 w Warunkach Technicznych Jakim Powinny Odpowiadać Budynki i Ich Użytkowanie wprowadzono zmianę dopuszczającą zasilanie instalacji zamkniętych wyposażonych w przeponowe naczynie wzbiorcze przez kotły na paliwo stałe o mocy do 300 kW, wyposażone w urządzenia do odprowadzenia nadmiaru ciepła.

Już od roku 2002 obowiązuje polska norma PN-EN 303-5.2002 Kotły grzewcze - Część 5 - Kotły grzewcze na paliwa stałe z ręcznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 300 kW. Powyższa norma dopuszcza stosowanie kotłów grzewczych w instalacjach zamkniętych pod warunkiem wyposażenia kotła w urządzenia regulacyjno-zabezpieczające, których rodzaj jest uzależniony od systemu wyłączającego spalanie w kotle. Systemy te mogą być: szybko wyłączające, częściowo wyłączające i niewyłączalne. W systemie szybko wyłączającym nie występuje stan zagrożenia charakteryzujący się podniesieniem temperatury wody grzewczej w kotle powyżej 110°C lub nagromadzenie się gazów palnych w komorze spalania i kanałach spalinowych i nie przewiduje się urządzeń do odprowadzania nadmiaru ciepła.

Instalacja wyposażona w kotły z pozostałymi dwoma systemami, a do takich zaliczamy kotły na paliwa stałe, w przypadku zasilania instalacji zamkniętej muszą być wyposażone w urządzenia do odprowadzenia nadmiaru ciepła. Dla kotłów z systemem częściowo wyłączającym szczątkowa moc cieplna (pozostała po zadziałaniu regulatorów) nie powinna przekraczać 100 kW, natomiast w trzecim przypadku, przy systemach niewyłączalnych znamionowa moc kotła ograniczona jest do 100 kW.

 

 

Urządzenia do odprowadzenia nadmiaru ciepła

Rozwiązaniem szczególnie zalecanym dla małych instalacji jest zastosowanie zwykłego zasobnika ciepła, będącego równocześnie zasobnikiem ciepłej wody użytkowej i, na przykład, dodatkowo podłączonego do instalacji solarnej. Pojemność zasobnika buforowego winna być nie mniejsza niż 40 dm³ na jeden kW mocy kotła. Często stosowany dla domków jednorodzinnych zasobnik o pojemności 300 l wystarczy tylko w przypadku budynku bardzo dobrze ocieplonego, Dla typowych rozwiązań zaleca się zastosować zbiornik o pojemności rzędu 800 l.

Do urządzeń odprowadzających nadmiar ciepła i fabrycznie zainstalowanych bezpośrednio w kotle zalicza się miedzianą wężownicę z zabezpieczeniem termicznym, o mocy znamionowej wyższej niż moc kotła. Po przekroczeniu zadanej temperatury ( np. 90°C ) uruchamia się zawór termiczny włączający doprowadzoną doń wodę wodociągową, która przepływając przez wężownicę chłodzi płaszcz wodny kotła i spływa do studzienki schładzającej. Po osiągnięciu temperatury o kilka stopni niższej od wartości zadanej, zawór się zamyka.

Oczywiście, system pierwszy jest bliższy sercu każdego, dbającego o oszczędność energii użytkownika kotła opalanego paliwem stałym i pragnącego zamknąć swą instalację grzewczą lub wreszcie skutecznie zabezpieczyć instalację już wykonaną, niestety wbrew zdrowemu rozsądkowi.

Łączenie źródeł ciepła

Wspomaganie instalacji grzewczych i przygotowujących ciepłą wodę użytkową, zasilanych z kotłów opalanych stale drożejącymi paliwami tradycyjnymi, źródłami ciepła czerpiącymi energię odnawialną cieszy się coraz większym powodzeniem. W kraju notujemy dynamiczny wzrost ilości instalacji solarnych, i to nie tylko dla przygotowania ciepłej wody użytkowej, ale także do wspomagania ogrzewania. W instalacjach grzewczych obserwujemy stały spadek wartości zalecanych temperatur wody grzewczej i rozwój ogrzewania płaszczyznowego, co sprzyja wykorzystaniu źródeł odnawialnych, szczególnie pomp ciepła i to bez zabezpieczenia tradycyjnymi urządzeniami szczytowymi, zasilanymi paliwem konwencjonalnym.

Tymi sprawami, wyraźnie wskazującymi na nowe trendy w instalacjach budowlanych, zajmiemy się w kolejnych odcinkach naszego cyklu Co nowego w instalacjach?

Copyright © 2012 Zbigniew Szpil