0
Kotły komorowe

Kotły komorowe

Praca układu grzewczego z kotłem komorowym. Grzanie „na łopatę“

 


 

Różnorodność konstrukcji kotłów komorowych, częściej nazywanych z zasypem ręcznym, jest bardzo duża. Pomimo licznych stwierdzeń, iż kocioł, potocznie zwany „na łopatę“, to taki sam kocioł jak każdy inny, można jednak znaleźć między nimi wiele różnic. Czym różnią się kotły komorowe pomiędzy sobą? Przede wszystkim materiałem, z jakiego są wykonane.

 

Mogą być stalowe bądź żeliwne, segmentowe. Ważnym podziałem jest także sposób spalania. Na myśli mam tu kotły ze spalaniem górnym, częściej spotykanym, oraz rzadziej dolnym. Kotły z górnym spalaniem można opisać jako kotły, w których kierunek przepływu spalin jest przeciwny do kierunku wypalania się paliwa – spalanie przeciwprądowe. Zwykle powietrze do spalania podawane jest od spodu złoża, które to zasypywane jest od góry i które wypala się z dołu do góry. Spaliny powstałe podczas spalania przepływają przez warstwę opału załadowanego w komorze paleniskowej, kierując się do czopucha. Mówiąc o kotłach z dolnym spalaniem, na myśli mamy kotły, w których wypalanie (ubywanie) paliwa jest współprądowe z doprowadzaniem powietrza do spalania, a także kierunkiem przepływu spalin po spaleniu paliwa. Zatem przez załadowane w komorze paleniskowej paliwo nie przepływają spaliny. Najczęściej spalanie odbywa się w dolnej części kotła tuż przed przewałem, czyli kolejnym ciągiem konwekcyjnym kotła kierującym spaliny np. w górę, co zależy od konstrukcji wymiennika kotła.


 

Kolejnym kryterium podziału kotłów komorowych, a w zasadzie korpusów, jest ilość ciągów, tzn. nawrotów kierunku przepływu w przewałach. Zwykle są to nawroty w kierunku pionowym lub poziomym. Do najczęściej spotykanych wymienników pionowych zaliczymy wymienniki o kanałach, w skład których wchodzą płaskie powierzchnie lub rury, zwane płomieniówkami pionowymi. Wymienniki o nawrotach poziomych składają się zwykle z półek wodnych ustawionych przemiennie przód-tył wymiennika, patrząc od komory paleniskowej, załadunkowej lub rzadziej płomieniówek poziomych.

 

Spalanie regulowane

Kotły komorowe podzielić możemy również ze względu na sposób regulacji procesu spalania. Od lat stosowanym i dobrze znanym jest regulator dopływu powietrza do spalania nazywany miarkownikiem ciągu. Nazwa być może nie mówi bezpośrednio o dozowaniu ilości powietrza do spalania, aczkolwiek ma bezpośredni wpływ na przepływ spalin wewnątrz wymiennika. Jak powszechnie wiadomo, komin (system odprowadzania spalin) jest również odpowiedzialny za doprowadzenie powietrza do spalania. Dzieje się tak wskutek podciśnienia komina, które wytwarzane jest w zależności od wysokości, a także jego przekroju. Stąd też, jeśli przymkniemy „klapkę“ lub drzwiczki sprzężone z miarkownikiem ciągu, którymi doprowadzamy powietrze do spalania, zmniejszymy ilość zasysanego powietrza do spalania. Tym samym zwolnimy proces spalania załadowanego wcześniej paliwa. To znowu ma wpływ na moc wyprodukowaną przez kocioł, która jest ilością spalanego paliwa w czasie. Miarkownik ciągu to termostat temperatury wody kotłowej, który poprzez głowicę bimetaliczną podnosi lub obniża ramię, do którego zamontowane jest cięgno odpowiedzialne za otwieranie lub przymykanie się klapy doprowadzającej powietrze do spalania, a zatem regulującej w prosty sposób moc kotła. Współczesne miarkowniki ciągu są dość dokładne, wymagają jedynie poprawnie wykonanej jednorazowej kalibracji przed rozpoczęciem pracy kotła. Podczas eksploatacji kotła temperaturę pracy, którą chcemy uzyskać jako maksymalną na kotle, regulujemy wyłącznie na miarkowniku ciągu. W sytuacji bez dodatkowej armatury będzie to również temperatura wyjściowa z kotła na instalację c.o. Dlatego właśnie, nie tylko w sytuacjach przewymiarowanego kotła w stosunku do zapotrzebowania na ciepło, zalecany jest montaż zaworu mieszającego czterodrogowego. Zawór ten służy do oddzielenia instalacji kotła, krótkiego obiegu, od instalacji grzewczej. Kompensuje on błąd w doborze zbyt dużego kotła. Ilość ciepła na instalację możemy zmniejszać, dławiąc ręcznie przepływ zaworu mieszającego. Zaletą takiego układu jest utrzymywanie minimalnej temperatury pracy kotła, zalecanej przez producenta np. 60oC, przy możliwości zasilania instalacji c.o. parametrem o temperaturze nawet mniejszej niż 35oC. Pamiętać należy, iż większość kotłów posiada wyższą sprawność na mocach zbliżonych do mocy znamionowej, a bardziej ekonomiczne spalanie jest na ciepłym kotle, gdy pozostałości po spalaniu nie oklejają wymiennika wewnątrz kotła na skutek ich wypalenia. Warunkiem stosowania zaworów mieszających w układzie otwartym jest zainstalowanie rury naczynia wzbiorczego tuż za kotłem, jeszcze przed zamontowanym zaworem mieszającym, zgodnie z obowiązującymi normami. Nie jest możliwe zainstalowanie ww. zaworu w układach, w których naczynie wzbiorcze otwarte zasilane jest dopiero z pionu usytuowanego w najwyższym punkcie instalacji.


 

Regulacja na trzy sposoby
Dostępne są również kotły z regulatorami elektronicznymi, odpowiedzialnymi między innymi za regulację pracy wentylatora nadmuchowego bądź wyciągowego, zastępując jednocześnie miarkownik ciągu. Regulatory obecne na rynku realizują pracę wentylatora na kilka sposobów.

Pierwszym jest praca wentylatora na stałych obrotach ustawionych na regulatorze do czasu osiągnięcia przez kocioł zadanej na regulatorze temperatury wyłączenia trybu nagrzewania, w którym to wentylator zostaje wyłączony z eksploatacji do momentu spadku temperatury na kotle o wartość tolerancji, histerezy temperatury zadanej na regulatorze.

Drugim sposobem jest praca wentylatora modulująca poprzez jego prędkość obrotową. System, często opisywany jako PID, służy do płynnego obniżania mocy kotła, w zależności od jego temperatury, w stosunku do zadanej przez użytkownika. W obu przypadkach możliwa jest dodatkowo okresowa krótka praca wentylatora w sytuacji wygrzanego kotła, realizująca przedmuch komory paleniskowej z gazów powstałych z niedotlenienia załadowanego, żarzącego się opału. W nielicznych sytuacjach przedmuchy wentylatora powodują podtrzymanie żaru w palenisku, głównie w komorach załadowczych dużych jednostek.

Trzecim sposobem jest zmiana obrotów wentylatora w trybie PID, sprzężona dodatkowo z temperaturą spalin. Opcja ta jest korzystna z punktu widzenia eliminacji nadmiernej straty kominowej zapobiegającej w pewnym stopniu spadkowi sprawności kotła. Jednak regulacja taka prowadzić może do dużego przekłamania i obniżenia mocy dostarczanej do systemu grzewczego w chwili, gdy wymiennik kotła jest zanieczyszczony. Nie jest on wtedy odpowiednio wydajny, zdolny do odbierania temperatury od spalin przepływających przez korpus kotła. Warunki takie powodować będą obniżenie mocy kotła niezależnie od stopnia wygrzania instalacji. Dlatego system ten zalecany jest głównie dla użytkowników dbających o regularne czyszczenie korpusu kotła, co zagwarantuje stabilną wymianę ciepła.


 

 

Zaawansowanie regulatorów
Regulatory kotłów zasypowych podzielić można ze względu na stopień ich zaawansowania, obsługę urządzeń pomocniczych systemu grzewczego. Oprócz możliwej pracy wentylatora w systemie zwanym PID zaliczyć do nich można obsługę pompy obiegowej instalacji c.o., obsługę pompy c.w.u., a także siłownika na zaworze mieszającym czterodrogowym. Dodatkowo współpracują one z termostatami pomieszczeniowymi zwierno-rozwiernymi. Mogą posiadać również system wbudowanej czasowej, np. dobowej, pracy na różnych temperaturach kotła. Do coraz częściej stosowanych w kotłach komorowych funkcji zaliczyć można ochronę kotła przed zimnym powrotem, realizowaną przez zatrzymanie pompy obiegowej i c.w.u. czy przymykanie się siłownika na zaworze mieszającym. Nowością w przypadku obsługi kotów jest ich diagnostyka za pomocą sieci internetowej lub telefonii komórkowej. Umożliwia to zmianę temperatury pracy kotła, podgląd temperatur instalacji lub otrzymywanie informacji o możliwych stanach alarmach kotła. Do takich funkcji należy zastosować dodatkowo moduł GSM lub internet współpracujący z regulatorem kotłowym.


 

 

Czy jest to ekonomiczne?
Omawiając systemy regulacji kotłów komorowych, należy poruszyć kwestię, czy opalanie w kotle wyposażonym w wentylator nadmuchowy jest ekonomiczne. Istnieją opinie, iż kocioł z nadmuchem zwiększa temperaturę spalin, zatem i stratę kominową, co ma wpływ na niższą sprawność urządzenia. Jest w tym trochę prawdy, ponieważ wentylator nadmuchowy zapewni lepsze warunki wypalania się opału, całkowitego spalania paliwa. Opalając z nadmuchem, stopień wykorzystania paliwa, energii chemicznej jest większy niż w przypadku niedotleniania, np. opalając z wykorzystaniem miarkownika ciągu. Mamy wówczas większy zysk ze spalenia załadowanego paliwa. W takim przypadku temperatura spalin może być wyższa niż w przypadku opalania bez wentylatora nadmuchowego. Ze względu na większy stopień wypalania sie paliwa zmniejszamy ilość niedopalonego paliwa w popielniku, a więc podnosimy sprawność urządzenia, zmniejszając stratę niecałkowitego spalania. Moc nadmuchu oraz wydajność wentylatora powinny być każdorazowo poddane indywidualnej regulacji, na co wpływ ma jakość paliwa oraz wytwarzane podciśnienie przez komin. W przypadku nadmiaru tlenu strata kominowa może faktycznie wzrastać, powodując zwiększenie zużycie paliwa przez kocioł.

 


 

Dla kotłów o wyższej mocy, np. powyżej 50 kW, gdzie palenisko jest głębokie, w celu odpowiedniego napowietrzenia palącego się złoża paliwa zaleca się stosowanie nadmuchu.



 

 

Marcin Foit
Źrodło:
"Magazyn Instalatora"
http://www.instalator.pl
Kwiecień 2012

Nasza strona używa plików cookies. Jeśli chcesz możesz w każdej chwili wyłączyć je w opcjach swojej przeglądarki. OK, zamknij pasek lub dowiedz się więcej.