Piece kuchenne i piece małej mocy

Piece kuchenne i kotły małej mocy -etażowe ogrzewanie

Niniejszy artykuł przedstawia jeden ze sposobów wspomagania ogrzewania domu jednorodzinnego starego budownictwa, w którym przebudowa pomieszczeń lub komina jest trudna do zrealizowania.

Źródłem ciepła budynku jest stalowy kocioł grzewczy małej mocy, około 8 kW W skład instalacji dodatkowo wchodzą grzejniki oraz płaszczowy podgrzewacz wody o objętości 100 L. Powierzchnia użytkowa do ogrzania przez kocioł to 50 m² wolnostojącego domu parterowego starej konstrukcji. Instalacja grzewcza została zmodernizowana, wykonano ją z rur miedzianych. Do podgrzania budynku oraz wody użytkowej zastosowano kocioł grzewczy z dolnym spalaniem. Wyposażony jest on w trzyciągowy korpus zwiększający wydajność wymiany temperatury od spalin do wody kotłowej. Konstrukcja kotła, będąca odwzorowaniem oporów wewnętrznych przepływu spalin przez wymiennik, do poprawnej jego eksploatacji wymaga dobrego ciągu kominowego, nie mniejszego niż 15 Pa. Tym bardziej, iż niedopuszczalne jest wydymianie spalin z kotła na skutek zainstalowania go wewnątrz pomieszczeń mieszkalnych. Kocioł przystosowany jest do opalania węglem kamiennym, brunatnym oraz drewnem kawałkowym. Ze względu na konstrukcję kotła, budowę paleniska, niedozwolone jest spalanie w nim drobnych paliw typu miał, który mógłby zasypać dolny przewał (kanał) przelotu spalin w części załadowczej. Dotyczy to większości kotłów z dolnym spalaniem. Zastosowanie zbyt drobnego paliwa, w szczególności pyłu, może wywoływać okresowe "kichnięcie kotła", czyli wybuch pyłu spalanego przy zatkanych kanałach spalin. Oczywiste jest, iż niedrożny kocioł palić się po prostu nie będzie.

Kocioł jest podłączony do komina wytwarzającego bardzo niskie podciśnienie. Jest to wynik jego małych gabarytów, szczególnie wysokości, chropowatej wewnętrznej powierzchni oraz jego nieszczelności praktycznie na całej jego wysokości, bowiem zasysa on fałszywe zewnętrzne powietrze. Komin nie jest docieplony, więc przepływające wewnątrz spaliny są stale nadmiernie wychładzane. Zbyt duża strata temperatury spalin na wysokości komina wpływa niekorzystnie na "siłę" naturalnego ciągu, będącego wynikiem różnicy gęstości (temperatury) pomiędzy temperaturą spalin wylotowych z kotła a temperaturą wylotową z komina.

Wytworzenie podciśnienia

Jedynym rozwiązaniem w takim przypadku jest wspomaganie ciągu, czyli mechaniczne wytworzenie potrzebnego do bezpiecznej i prawidłowej pracy kotła podciśnienia komina. W tym celu na kominie zainstalowano wentylator wyciągowy. Wentylator jest sklasyfikowany jak nasada kominowa z mechanicznym napędem, silnikiem elektrycznym, o mocy 60 W Jest on wykonany z materiałów odpornych na szkodliwe działanie powstałych ze spalania gazów, także w celu uniknięcia niszczenia wentylatora poprzez przepływające przez niego chłodne, roszące się w niektórych przypadkach spaliny. Możliwe dla wentylatora do wytworzenia maksymalne podciśnienie to 150 Pa. Dzięki elektronicznej regulacji obrotów silnika poprzez sterownik wentylatora, jesteśmy w stanie dopasować czynne podciśnienie do naszych potrzeb.

Kosztem zużytej przez wentylator wyciągowy energii elektrycznej dostajemy w pełni spalony węgiel w popielniku, co zostało przedstawione na fotografii 3.

Sam komin, dzięki zastosowaniu mechanicznego wyciągu, jest praktycznie w każdym momencie utrzymany w czystości oraz gwarantuje stałą przepustowość. Wentylator wyciągowy jest osadzony na silikonowych nóżkach, które tłumią drgania mechaniczne i nie wydzielają nadmiernego hałasu podczas jego pracy. W zasadzie jest on niesłyszalny.

Pod kontrolą regulatora

Wentylator wyciągowy wraz z urządzeniami pomocniczymi instalacji grzewczej, jak pompa c.o., został podłączony do regulatora. Regulator, poprzez elektroniczną zmianę obrotów wentylatora oraz zastosowanie zależności PID, utrzymuje zadaną przez użytkownika temperaturę kotła w różnych warunkach. Szybkość obrotów wentylatora, w zależności od temperatury na kotle i wartości zadanej przez użytkownika, samoczynnie adoptowana jest do prędkości nagrzewania się kotła. Główne znaczenie odgrywa tu sposób opalania, rodzaj paliwa oraz obciążenie kotła poprzez odbiorniki systemu grzewczego.

Dzięki możliwości podpięcia do regulatora kotła termostatu wewnętrznego utrzymuje on również temperaturę pomieszczenia. Utrzymywana temperatura pomieszczenia jest w przybliżeniu równa temperaturze zadanej na regulatorze, ponieważ regulator, podczas blokady, poprzez termostat obniża np. tylko temperatur zadaną kotła, nie wyłączając przy tym pracy pompy obiegowej. Możliwe są również inne opcje podczas blokady termostatu (czasowe zatrzymanie pompy), jednak w opisywanej małej instalacji grzewczej z niewielką ilością wody w instalacji mogłoby to doprowadzić do niepożądanego wzrostu temperatury na kotle oraz ewentualnie zagotowania wody kotłowej, a tym samym - ubytku odpowiedniej ilości wody muszącej zakończyć się uzupełnieniem instalacji, czyli dodatkowym natlenieniem instalacji, które zwiększa proces korozji. Obecność tlenu 1000-krotnie przyspiesza proces korozji. Wspomniany regulator realizuje dodatkowo pracę pompy C.W.U., mieszacza elektrycznego zaworu mieszającego oraz tryb ochrony kotła.

W celu ustawienia odpowiedniego, wymaganego dla zastosowanego kotła, podciśnienia komina, na regulatorze ustawiamy przedział pracy (zmiany obrotów) wentylatora poprzez określenie maksymalnej oraz minimalnej jego wydajności. Wraz ze wzrostem temperatury na kotle, w stosunku do zadanej na regulatorze, wentylator zmniejsza obroty, utrzymując stałą temperaturę pracy kotła. Po osiągnięciu temperatury zadanej na kotle wentylator zostaje wyłączony z pracy ciągłej, wykonuje on tylko okresowe przedmuchy, dokładnie zdefiniowane przez użytkownika regulatora poprzez nastawę czasu przedmuchów, mocy przedmuchów oraz ich intensywności.

Bezpieczna eksploatacja

Do zalet tak wyposażonej instalacji zaliczyć można przede wszystkim bezpieczną dla mieszkańców eksploatację kotła w pomieszczeniu mieszkalnym, zmniejszenie prawdopodobieństwa lub brak wystąpienia zaczadzenia wskutek niedotlenienia spalanego paliwa albo ciągu wstecznego, łatwe rozpalanie oraz pracę bez wydymiania spalin do wewnątrz budynku (tu mieszkalnego). Wentylator poprzez napowietrzenie paleniska w sposób wystarczający korzystnie wpływa na stopień wypalania się paliwa, co zmniejsza stratę niecałkowitego spalania w popielniku, a co za tym idzie zużycie opału przez kocioł. Wentylator wyciągowy utrzymuje również komin w czystości, co zmniejsza prawdopodobieństwo przytkania się przelotu komina. Dodatkowo wentylator w pewnym stopniu realizuje zadanie instalacji wywiewnej mechanicznej budynku mieszkalnego.

Kocioł z wyregulowanym zakresem wyciągu zapewnia również kontrolę nad stratą wylotową do komina poprzez temperaturę spalin, regulowaną dodatkowo zainstalowanym fabrycznie szybrem czopucha kotła. W opisywanej instalacji temp. spalin waha się w granicach od 100°C, maksymalnie jednak do 170°C. Temperatura spalin kontrolowana jest poprzez termometr spalin z sondą pomiarową długości 250 mm, usytuowaną w przewodzie kominowym na wysokości około 60 cm od osi czopucha. Po wypaleniu się opalu w palenisku, np. w czasie naszej nieobecności w domu, regulator za pośrednictwem spadku temperatury kotła w określonym czasie, jednak tylko i wyłącznie poniżej minimalnej temperatury pracy kotła, alarmuje brak paliwa. Alarm ten powoduje zatrzymanie pracy wentylatora. Pozostałe urządzenia pracują nieustannie według zaprogramowania go przez użytkownika. Zatrzymanie wentylatora przy wygaszonym palenisku oraz pompy obiegowej przy temperaturze kotła niższej niż minimalna sprzyja oszczędności energii elektrycznej. Samo zatrzymanie pompy c.o. wpływa również na ochronę stalowego korpusu kotła poprzez szybsze jego wygrzewanie podczas rozpalania kotła czy normalnej eksploatacji.

Zainstalowanie opisanych powyżej urządzeń w budynku zmniejszyło prawdopodobieństwo wystąpienia sytuacji niebezpiecznej dla jego mieszkańców oraz ograniczyło zużycie opału nawet do 30% wskutek jego pełnego wypalania w palenisku.

Marcin Kupka
Źrodło:
"Magazyn Instalatora"
http://www.instalator.pl
Kwiecień 2011