Podstawowe problemy ogrzewania węglowego

Ogrze­wa­nie węglowe jest lepiej zakon­ser­wo­wane niż mumia Lenina. Jeśli prze­bija się tu współ­cze­sność, to efekt wygląda jak owiewka z Jel­cza i spoj­ler z tek­tury zamon­to­wane do Kamaza — może ład­niej, ale kom­fort jazdy i spa­la­nie nadal jak w Kama­zie. Pew­nych “dogma­tów” węgla się nie rusza, bo byłoby trudno je zmie­nić, musia­łoby to sporo kosz­to­wać albo zwy­czaj­nie nie warto, bo ludzie i tak kupują to, co jest.

Tym bar­dziej warto odno­to­wać wszel­kie pomy­sły na realne ulep­sze­nie ogrze­wa­nia węglo­wego — oszczę­dze­nie ludziom brudu, wysiłku i pie­nię­dzy. Nawet jeśli aktu­al­nie ist­nieją tylko na papie­rze. Nie ma tego za wiele, ale się zda­rza. Wła­ści­wie to Urząd Paten­towy ma w swo­ich zaso­bach sporo takich pomy­słów np. na kotły dol­nego spa­la­nia, nie­raz sprzed ponad pół wieku, które nawet odgrzane dziś byłyby nowo­ścią. Nie tyle świad­czy to o dosko­na­ło­ści owych pomy­słów, co raczej o nikłym postę­pie w budo­wie domo­wych kotłów.

Nie­peł­no­sprawny kocioł wymaga spraw­nego palacza

Brud, smród i ciężka praca to wciąż nie­od­łączne cechy węgla. Nawet paląc w kotle podaj­ni­ko­wym za 10 000zł (nie­słusz­nie zwa­nym w uprosz­cze­niu auto­ma­tycz­nym) nadal trzeba sobie choć tro­chę bru­dzić ręce i płuca, bie­gle roze­zna­wać się w pro­ce­sach spa­la­nia zacho­dzą­cych w danej chwili w kotle oraz umieć wyci­skać min. 20-kilowe worki na wyso­kość ponad metra. Nie­do­god­no­ści te dziel­nie zno­simy w myśl zasady, że tro­chę brudu i cięż­kiej pracy jesz­cze nikogo (od razu) nie zabiło, ale za to będzie taniej. Nie mamy odwagi nawet pomy­śleć, że mogłoby być lepiej.

Ile cie­pła a ile smrodu?

Wciąż nie­wielu wie, że kocioł węglowy posiada okre­śloną spraw­ność chwi­lową — i prze­waż­nie jest ona fatalna. Dla­tego nikomu nie zależy, by szary czło­wiek o tym wie­dział. Jeden z nie­wielu odtaj­nio­nych wykre­sów obra­zu­ją­cych zależ­ność spraw­no­ści od mocy chwi­lo­wej kotła zamiesz­cza w swo­jej pre­zen­ta­cji “Szko­dli­wość niskiej emi­sji w porów­na­niu z cie­płem sys­te­mo­wym” prof. Andrzej Szlęk z Poli­tech­niki Śląskiej.

sprawnosc_moc_andrzej_szlek

Zależ­ność spraw­no­ści od mocy chwi­lo­wej kotła w warun­kach badań atestacyjnych

Co istotne: wykres opi­suje pracę kotła fabrycz­nie czy­stego, z komi­nem szczel­nym, o odpo­wied­niej wyso­ko­ści i prze­kroju. Nikt, jak dotąd, nie odwa­żył się zro­bić pomia­rów w warun­kach rze­czy­wi­stych (np. po dwóch sezo­nach pracy, spa­la­jąc węgiel nabyty w naj­bliż­szym skła­dzie opału, z komi­nem o zbyt małym prze­kroju i nie cał­kiem szczel­nym). Można jedy­nie opie­rać się na rela­cjach zwy­kłych pala­czy, zgod­nie z któ­rymi sumu­jąc błędy w dobo­rze, mon­tażu i obsłu­dze kotła da się spo­koj­nie spaść ze spraw­no­ścią poni­żej 30%.
Na tym polega pro­blem pro­wa­dzo­nych dziel­nie bojów z niską emi­sją. Bada­nia ate­sta­cyjne poka­zują jedno, a użyt­ko­wa­nie w prze­cięt­nej kotłowni — co innego. Dla­tego za naszymi oknami nic się nie zmienia.

To jeśli cho­dzi o spraw­ność chwi­lową. Jesz­cze mniej opty­mi­stycz­nie wygląda spraw­ność sezo­nowa. Nawet pra­wi­dłowo dobrany kocioł buja się przez więk­szość sezonu grzew­czego poni­żej 50% mocy nomi­nal­nej. Gdy w takich warun­kach uda się dojść do 50–60% spraw­no­ści sezo­no­wej dla kotła zasy­po­wego i 70% dla kotła podaj­ni­ko­wego, można to już uznać za suk­ces. Tego nie­stety także nikt nie bada, ale do takich wnio­sków pro­wa­dzi porów­na­nie zuży­cia opału do zapo­trze­bo­wa­nia na cie­pło w rze­czy­wi­stych domach np. na pod­sta­wie infor­ma­cji poda­wa­nych przez ludzi na CiepłoWłasciwie.pl.

Z podwórka szu­flą do piwnicy

Sys­tem dys­try­bu­cji węgla jest ana­chro­niczny i par­ty­zancki. Pod­jeż­dża wywrotka, wywala na pod­jazd kilka ton czar­nego kamie­nia, które musisz sobie prze­szu­flo­wać do piw­nicy, a potem czy­ścić całe podwórko z pyłu węglo­wego, co i tak do końca się nie udaje. Rów­nież komórka na węgiel jest cała pokryta czar­nym pyłem, który roz­nosi się na sąsied­nie pomieszczenia.

Na każ­dym eta­pie trzeba się nawdy­chać pyłu. Naj­pierw prze­wa­la­jąc węgiel do piw­nicy, potem ładu­jąc go do kotła, wybie­ra­jąc popiół i wyrzu­ca­jąc go. Jak już jeste­śmy przy popiele z węgla: nie jest to odpad korzystny dla śro­do­wi­ska (w prze­ci­wień­stwie do popiołu z drewna, który jest świet­nym nawo­zem), a nikt nawet nie pomy­śli nad zor­ga­ni­zo­wa­nym zago­spo­da­ro­wa­niem go w odpo­wiedni spo­sób. W naj­lep­szym razie wylą­duje w koszu na śmieci, w naj­gor­szym — na pobli­skiej nie­utwar­dzo­nej dro­dze, gdzie będzie wzbi­jany w powie­trze i fil­tro­wany przez płuca przechodniów.

Węgiel jest dla mło­dych i wyspor­to­wa­nych. Z komórki trzeba go wtar­gać do kotłowni — codzien­nie po kil­ka­dzie­siąt kilo. Kocioł podaj­ni­kowy wymaga umie­jęt­no­ści wyci­ska­nia kil­ku­na­stu kilo­gra­mów na wyso­kość min. 1 metra. Każde prze­rzu­ca­nie węgla to mnó­stwo kurzu, podob­nie jak wybie­ra­nie i wyrzu­ca­nie popiołu, więc dobrze też mieć zdrowe płuca. Warto także zare­zer­wo­wać czas i chęci na usta­wia­nie ste­row­nika kotła, który po poważ­niej­szej zmia­nie jako­ści opału może się pogubić.

Sprawny kocioł nawet dla nie­spraw­nego palacza

Aktu­al­ność wyżej wymie­nio­nych spraw świad­czy o tym, że pro­du­cenci kotłów węglo­wych naj­pew­niej nie uwa­żają ich za pro­blemy, a ludzie kupują to, co zastają w skle­pie. Pylica płuc i pro­blemy z krę­go­słu­pem są widocz­nie wli­czone w ryzyko zawo­dowe pala­cza domo­wego, a jak się komuś nie podoba lub nie nastar­cza już ze zdro­wiem, to może ogrze­wać innym sposobem.

W zaso­bach Urzędu Paten­to­wego można jed­nak zna­leźć nowa­tor­skie pomy­sły na roz­wią­za­nie tych problemów.

Cywi­li­zo­wany sys­tem dys­try­bu­cji opału

Pozwólmy wyobraźni poha­sać. Jest tak: zama­wiasz węgiel na zimę. Pod dom pod­jeż­dża cię­ża­rówka z wor­kami typu big-bag na pace. Wjeż­dża na podwórko i wyła­do­wuje worki z węglem na spe­cjal­nie przy­go­twane zada­szone sto­jaki. Kulawy pies sąsiada nie wie, że wła­śnie przy­wieźli ci węgiel. Podwórko czy­ste, a ty nawet bryłki węgla w ręku nie miałeś.

Przy­cho­dzi zima, czas odpa­lić kocioł. Wycią­gasz z szopy spe­cjalny wózek na opał (a nawet wózko-sanki). Pod­jeż­dżasz nim pod sto­jak z wor­kami z węglem (jeśli śnieg zawa­lił podwó­rze, to do wózka insta­lu­jesz spe­cjalne płozy).

Wózko-sanki do transportu węgla

Wózko-sanki do trans­portu węgla

Waj­cha w dół i opał z big-baga sypie się do wózka. Aku­rat tyle, by napeł­nić zasob­nik kotła. Prze­ta­czasz zała­do­wany wózek pod ścianę domu, gdzie pod­łą­czasz go pod wysta­jącą z piw­nicy rurę i zawar­tość wózka zsy­puje się ową rurą do podaj­nika kotła. W kotłowni zero pyłu węglo­wego, bo rura i zasob­nik są szczelne.

Rura zsypowa do zasobnika kotła

Rura zsy­powa do zasob­nika kotła

Każdy worek z opa­łem jest zaplom­bo­wany przez dys­try­bu­tora i wisi na nim metka z kodem i para­me­trami jako­ścio­wymi: typ, kalo­rycz­ność, gra­nu­la­cja, spie­kal­ność, zawar­tość popiołu itd. Bie­rzesz metkę i wpro­wa­dzasz znaj­du­jący się na niej kod w ste­row­niku kotła. Teraz ste­row­nik dokład­nie wie, jakie są para­me­try opału i może dobrać naj­lep­szy spo­sób pracy. Jest dzięki temu znacz­nie prost­szy, tań­szy oraz nie­wy­ma­ga­jący ręcz­nego dostra­ja­nia, bo nie musi zga­dy­wać, z jakim opa­łem ma do czy­nie­nia ani ty nie musisz wal­czyć godzi­nami, by dobrać para­me­try pracy, przy któ­rych kocioł nie gaśnie ani nie pali jak smok.

Odpa­lasz kocioł i masz spo­kój do następ­nego napeł­nie­nia. Gdy przyj­dzie na to czas, scho­dzisz do piw­nicy, wyj­mu­jesz szczelną skrzynkę z popio­łem i nie­siesz pod zada­sze­nie z opa­łem, gdzie wisi osobny big-bag — na popiół. Prze­sy­pu­jesz zawar­tość skrzynki do worka — zno­wuż bez­py­łowo. Przy następ­nej dosta­wie opału worek z popio­łem jest odbie­rany i prze­ka­zy­wany do miej­sca uty­li­za­cji. Nie musisz już wdy­chać popiołu przy jego prze­rzu­ca­niu, wysy­py­wać na polną drogę lub dodat­kowo pła­cić za wywóz.

Jakby tego było mało: dostawca opału przy­syła fachowca, który obej­rzy twój dom i spo­rzą­dzi jego bilans cieplny. Dzięki tym danym dostawca będzie wie­dział, ilu ma klien­tów i ile opału dla każ­dego z nich musi zabez­pie­czyć na nad­cho­dzącą zimę, a ty dosta­niesz raport, w któ­rym zuży­cie cie­pła będzie roz­bite na poszcze­gólne skład­niki (straty przez ściany, przez dach, pod­łogę, wen­ty­la­cję itp.) wraz z suge­stiami, jak naj­tań­szym spo­so­bem obni­żyć zuży­cie cie­pła, a więc i opału.

Prawda, że brzmi jak science-fiction? Bez brudu, bez więk­szego wysiłku, bez szkód na zdro­wiu, z inte­re­sem klienta na pierw­szym pla­nie. Nawet star­sza osoba, która samo­dziel­nie się poru­sza, pora­dzi­łaby sobie z obsługą wła­snego kotła, gdyby tak to działało.

Wdro­że­nie takiego sys­temu nie jest tak odle­głe jak się wydaje ani nie musia­łoby pod­nieść dra­stycz­nie kosz­tów opału. Są prze­cież cywi­li­zo­wane sklepy inter­ne­towe z opa­łem, gdzie można kupić zarówno paletę małych wor­ków jak i big-baga z węglem. Wyma­ga­łoby to jed­nak, aby dwoje (lub wię­cej stron) chciało naraz. Trzeba by współ­pracy pro­du­centa kotłów, twórcy ste­row­ni­ków i dys­try­bu­tora opału. Cóż bowiem z tego, że sprze­dawca opału zagwa­ran­tuje para­me­try, jeśli ste­row­nik kotła z tej wie­dzy nie sko­rzy­sta. Albo co jeśli ste­row­nik dosta­nie okre­ślone para­me­try opału, któ­rych wsy­pany opał nie będzie speł­niał? Klu­czowe jest zgra­nie cało­ści, o co nie­stety dziś jakże trudno.

Pełny opis idei tego sys­temu wraz z pozy­tywną opi­nią pro­fe­sora Wydziału Gór­nic­twa AGH znaj­duje się w tym oto doku­men­cie.

Dwa paliwa — więk­sza spraw­ność sezonowa

Jed­nym ze spo­so­bów pod­nie­sie­nia spraw­no­ści śred­nio­rocz­nej kotła zna­nym bar­dziej wytraw­nym pala­czom jest sto­so­wa­nie dwóch paliw:

  • nisko­ka­lo­rycz­nego — np. sła­bego cze­skiego węgla, pel­letu, zbóż w cie­plej­sze dni
  • wyso­ko­ka­lo­rycz­nego - np. dobrych pol­skich węgli w dni bar­dziej mroźne

Spa­la­nie nisko­ka­lo­rycz­nego paliwa w okre­sie cie­plej­szym obniża moc nomi­nalną kotła i daje efek­tyw­niej­sze, czyst­sze spa­la­nie. Nato­miast wyso­ko­ka­lo­ryczny opał sto­so­wany jest w dni mroź­niej­sze, gdy jego poten­cjał jest w pełni wyko­rzy­stany — daje wyż­szą moc kotła i rzad­sze wizyty w kotłowni.

Adap­ta­cją tego pomy­słu do kotłów podaj­ni­ko­wych jest kocioł dwu­za­sob­ni­kowy. Róż­nicą w sto­sunku do typo­wych kotłów jest doda­nie do kla­sycz­nego podaj­nika dru­giego iden­tycz­nego zasob­nika na paliwo mniej kalo­ryczne — może to być np. słaby cze­ski eko­gro­szek, miał lub owies.

Kocioł jest ste­ro­wany w taki spo­sób, że na niskich mocach zużywa tylko paliwo mniej kalo­ryczne, a przy pracy z wysoką mocą — paliwo lep­sze. Sło­wem: wybiera to paliwo, na któ­rym w danej chwili uzy­ska wyż­szą spraw­ność. Nie ma nikogo w domu i jest sło­necz­nie — kocioł pyka na sła­bym pali­wie. Domow­nicy wrócą za godzinę, ściem­nia się, a noc ma być mroźna — w ruch idzie paliwo bar­dziej kaloryczne.

Jaki zysk jest do ugra­nia? Wróćmy do wykresu z pre­zen­ta­cji prof. Szlęka. Zmie­niamy paliwo na mniej kalo­ryczne, więc zmniej­sza się moc nomi­nalna kotła, ale reszta para­me­trów zostaje bez zmian. Uza­sad­nione jest więc prze­su­nię­cie cha­rak­te­ry­styki spraw­no­ści nieco w lewo.

Zależność sprawności od mocy chwilowej dla dwóch paliw o znacząco różnej kaloryczności

Zależ­ność spraw­no­ści od mocy chwi­lo­wej dla dwóch paliw o zna­cząco róż­nej kaloryczności

Widać, że dla tej samej mocy, spraw­ność na pali­wie mniej kalo­rycz­nym jest wyż­sza o 5–20 punk­tów pro­cen­to­wych (np. dla mocy 4kW róż­nica to 48% a 65%, więc o 17p.p. więcej).

Taki manewr pozwala więc zna­cząco pod­nieść spraw­ność śred­nio­roczną — o około kil­ka­na­ście do dwu­dzie­stu punk­tów pro­cen­to­wych przy typo­wej zimie, w cie­plej­szą nawet wię­cej — a dodat­kowo oszczę­dzić przy zaku­pie opału, bo przez ok. połowę sezonu grzew­czego kocioł pra­cuje na tań­szym, mniej kalo­rycz­nym pali­wie. Ostroż­nie można więc sza­co­wać cał­ko­witą obniżkę kosz­tów ogrze­wa­nia na pozio­mie ~30%, pamię­ta­jąc jed­nak, że bazu­jemy na danych z bada­nia w warun­kach “ide­al­nych”. W domo­wej kotłowni zysk powi­nien być podobny, jeśli nie więk­szy, choćby z tego powodu, że lep­sze paliwo spa­lane na małych mocach bar­dziej bru­dzi wymiennik.

Dobie­ra­jąc sto­sow­nie do miej­sca pracy kotła gor­sze paliwo (co kto ma pod ręką: łuski sło­necz­ni­kowe, pestki, pel­let, kiep­skiej jako­ści zboże) można też istot­nie obni­żyć emi­sję szko­dli­wych sub­stan­cji w spa­li­nach, co ma zna­cze­nie nie tylko dla oddy­cha­ją­cych powie­trzem, ale i dla pro­du­cen­tów kotłów, któ­rzy będą musieli zmie­rzyć się z tym pro­ble­mem przy oka­zji kolej­nych, wpro­wa­dza­nych nie­chyb­nie unij­nych regu­la­cji. Dla zain­te­re­so­wa­nych tutaj opis paten­towy w nieco nie­ludz­kim języku.

Prototyp podajnika z dwoma zasobnikami w warunkach warsztatowych

Pro­to­typ podaj­nika z dwoma zasob­ni­kami w warun­kach warsztatowych

Czy my tego dożyjemy?

Piękne to pomy­sły, ale jakie są szanse na ich wdro­że­nie? To zależy głów­nie od pro­du­cen­tów kotłów, a cza­sem co gor­sza od ich współ­pracy z resztą rynku. Zmiany zawsze wyma­gają naj­pierw wysiłku i inwe­sty­cji, by potem zbie­rać plony. A przede wszyst­kim: chęci. Na chwilę obecną nikt naj­wy­raż­niej nie odczuwa potrzeby ucy­wi­li­zo­wa­nia obsługi i efek­tyw­no­ści kotłów do stan­dar­dów XXI wieku, bo to, co mamy obec­nie, wciąż się sprzedaje.

Nadzieją na zmiany ku lep­szemu są chyba tylko unijne regu­la­cje. Na hory­zon­cie maja­czy już bowiem dyrek­tywa eco­de­sign. Wpro­wa­dzi ona dla urzą­dzeń grzew­czych zasady podobne jak w przy­padku sprzętu AGD: podział na klasy efek­tyw­no­ści ener­ge­tycz­nej i stop­niowe wyco­fy­wa­nie z rynku naj­gor­szego badzie­wia. W Pol­sce jej wdro­że­nie prze­wi­dziane jest na 2020 rok.
Zaletą tej dyrek­tywy jest fakt, że w odróż­nie­niu od choćby nie­dawno wpro­wa­dzo­nej normy PN-EN 303–5:2012, wymu­sza­łaby bada­nie i publi­ko­wa­nie spraw­no­ści śred­nio­rocz­nej, a nie tylko tej osią­ga­nej na mocy nomi­nal­nej i mini­mal­nej w laboratorium.

Wdro­że­nie wyżej opi­sa­nego sys­temu dys­try­bu­cji opału wyma­ga­łoby współ­pracy i per­spek­ty­wicz­nego myśle­nia zarówno od pro­du­cen­tów kotłów jak i dys­try­bu­to­rów opału. Do tego zwy­kle potrzebne jest widmo bez­ro­bo­cia lub prze­bran­żo­wie­nia, a póki udział węgla w rynku ostro nie spada, to nic nikogo nie rusza.
W obec­nej sytu­acji ta nie­uczciwa część pośred­ni­ków w węglo­wym biz­ne­sie nie byłaby szczę­śliwa, gdyby zaplom­bo­wany na kopalni wór z opa­łem tra­fiał z nie­zmie­nioną zawar­to­ścią do koń­co­wego odbiorcy — bez wał­ków na wadze i kalo­rycz­no­ści. Pro­du­cenci kotłów zdają się nato­miast nie przej­mo­wać śred­nio­roczną spraw­no­ścią ich wyro­bów, bo prze­pisy od nich tego nie wyma­gają na tę chwilę, a klient prze­waż­nie jest zie­lony i z uca­ło­wa­niem rączki bie­rze kocioł o mocy 25kW do nowego domu.

Ale w końcu przyj­dzie taki moment, że przed węglem będą dwie alter­na­tywy: śmiet­nik histo­rii albo wygodna dys­try­bu­cja i czy­ste oraz efek­tywne spa­la­nie. Ogrze­wa­nie węglowe po zasto­so­wa­niu opi­sa­nych tutaj pomy­słów zdo­ła­łoby nie tylko utrzy­mać przy węglu bie­da­ków, któ­rych na nic lep­szego nie stać, ale wręcz zmie­nić ste­reo­typ węgla i prze­ko­nać do niego także tych, któ­rych stać na droż­sze paliwa, ale wybra­liby tań­szy węgiel, gdyby był czy­sty i pro­sty w obsłu­dze. Oby­śmy tego doczekali.

Rok póź­niej

Od momentu napi­sa­nia pier­wot­nej wer­sji tego arty­kułu minął pra­wie rok. W tym cza­sie powstał w pełni funk­cjo­nalny pro­to­typ kotła dwupodajnikowego.

_DSC5744

 

Zmia­nie ule­gła kon­struk­cja mecha­ni­zmu podajnika._DSC5750

Zdję­cie tytu­łowe: dostawa węgla w jakimś cywi­li­zo­wa­nym kraju. Cha­rak­te­ry­styczne jest prze­wo­że­nie węgla w zamknię­tym pojem­niku oraz sto­so­wa­nie przez obsługę masek przeciwpyłowych.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *