Bez prądu nie znaczy staroświecko

fot. Camil Agapie @flickr.com

fot. Camil Aga­pie @flickr.com

Nawet nie­zbyt uważny czy­tel­nik tej strony zauważy, z jaką inten­syw­no­ścią i kon­se­kwen­cją zwal­czamy dmu­chawę, a pro­mu­jemy uży­cie miar­kow­nika ciągu. Czy­ta­jąc arty­kuł o insta­la­cji gra­wi­ta­cyj­nej można odnieść wra­że­nie, że czu­jemy jakiś nie­zdrowy pociąg wzglę­dem dwu­ca­lo­wych rur, a po tek­ście na temat pro­mien­ni­ków pod­czer­wieni nie­je­den niby­eko­log zaostrzy na nas widły, bo takich wro­gów zdro­wego, eko­lo­gicz­nego, czy­stego i nowo­cze­snego ogrze­wa­nia ze świecą szukać!

Spró­bujmy więc nieco wytłu­ma­czyć się z tych — już teraz zdra­dzę — fał­szy­wych podej­rzeń i wyja­śnić skąd takie, a nie inne nasta­wie­nie do wkra­da­ją­cej się do kotłowni nowo­cze­sno­ści.

To nie żaden fana­tyzm, a względy czy­sto prak­tyczne (finan­sowe). Co do insta­la­cji gra­wi­ta­cyj­nej, naj­czę­ściej pro­ble­mem jest este­tyka. Jeśli masz pie­nią­dze i chcesz zapła­cić tylko za este­tykę — to w porządku. Ale nie daj sobie wmó­wić, że nowe cien­kie rurki to oszczęd­ność opału. Jeśli stan zastany to dzia­ła­jąca spraw­nie insta­la­cja, nie opłaca się jej wymie­niać, chyba że dom prze­szedł poważne docie­ple­nie oraz wymianę kotła na gazowy. A pro­mien­niki pod­czer­wieni to nic złego, jeśli stać cię na dro­gie ogrze­wa­nie prą­dem. Jedy­nie wma­wia­nie, że są tań­sze od ogrze­wa­nia gazo­wego to zwy­kły chłyt mar­ke­tin­gowy godny publicz­nej chło­sty mro­żo­nym porem.

Nato­miast kwe­stia dmu­chaw, ste­row­ni­ków i miar­kow­ni­ków wymaga już roz­wi­nię­cia kilku akapitów.

Sta­ro­sło­wiań­skie bóstwo Bezprąd

Wielu jest u nas wyznaw­ców Bez­prądu — takich, któ­rzy cenią sobie fakt, że ich ogrze­wa­nie nie wymaga do dzia­ła­nia ener­gii elek­trycz­nej. Zwy­kle nie cho­dzi tu o ener­gię, jaką zuży­wają te wszyst­kie pompy, ste­row­niki, siłow­niki i wia­traki, bo to ilość sto­sun­kowo nie­wielka, ale o sam fakt, że w środku stycz­nia przy sybe­ryj­skich mro­zach nie jest czło­wiek ska­za­nym na łaskę elek­trowni i w razie braku prądu przy­naj­mniej nie zamarznie.

W nie­któ­rych rejo­nach Pol­ski, gdzie prze­rwy w dosta­wach prądu bywają czę­ste, taki pogląd ma uza­sad­nie­nie. Jego sens może też wyni­kać z oso­bi­stych upodo­bań i przy­zwy­cza­jeń, np. u osób tzw. sta­rej daty piec bez elek­tryki i elek­tro­niki koja­rzy się z daw­nymi, lep­szymi cza­sami, a owe dodatki uwa­żają oni za zbędne. Pyta­nie czy zawsze w opar­ciu o racjo­nalne prze­słanki, czy raczej na zasa­dzie odrzu­ca­nia nowoczesności.

Nasuwa się pyta­nie: czy czcze­nie Bez­prąda prócz nie­za­leż­no­ści od elek­trowni wpływa jakoś na eko­no­mię i czy­stość spa­la­nia, zuży­cie paliwa czy wygodę obsługi kotła? Tak się składa, że owszem — węgiel spa­lany pra­wi­dłowo w sto­sunku do posia­da­nego rodzaju kotła, z uży­ciem natu­ral­nego ciągu komi­no­wego oraz miar­kow­nika ciągu, spala się efek­tyw­niej, czy­ściej i eko­no­micz­niej, niż przy ste­ro­wa­niu pro­cesu za pomocą ste­row­nika elek­tro­nicz­nego i dmuchawy.

Ale jaki z tego wnio­sek? Czy sta­ro­świec­kie z pozoru spa­la­nie bez nadmu­chu jest tak dosko­nałe, że nic lep­szego nie da się wymy­śleć? A może to ste­row­niki elek­tro­niczne są tak bez­na­dziejne, że nie potra­fią poko­nać jako­ścią ste­ro­wa­nia pro­stego jak cep miar­kow­nika mechanicznego?

Węgiel — ocze­ki­wa­nia kon­tra rzeczywistość

Dziś chcie­li­by­śmy, aby ste­ro­wa­nie kotłem węglo­wym było jak naj­wy­god­niej­sze, podobne na ile to moż­liwe do ste­ro­wa­nia kotłem gazo­wym. Ta chęć wynika nie tylko z leni­stwa, ale też z niskiego zapo­trze­bo­wa­nia na ener­gię we współ­cze­śnie budo­wa­nych domach. Kon­kret­nie ocze­ki­wa­li­by­śmy, aby kocioł mógł w dowol­nej chwili zmie­nić zna­cząco pro­du­ko­waną moc, a — nawet bar­dziej pożą­dane — aby można ją było dowol­nie zmniej­szać i utrzy­my­wać na niskim pozio­mie przez dłuż­szy czas.

Cóż, nie oszu­kujmy się. Węgiel to paliwo stałe i jego spa­la­nie cechuje się bez­wład­no­ścią. Kie­dyś była to zaleta, na któ­rej opie­rał się cały sys­tem grzew­czy. Dziś — prze­kleń­stwo.
Kie­dyś dom potrze­bo­wał stale dużych por­cji cie­pła, więc grza­li­śmy kok­sem grube rury z wodą i żeliwne grzej­niki. Ile cie­pła by nie wpa­ko­wać, dom wszystko przyjmował.

Współ­cze­śnie mamy pro­blem. Dom potrze­buje tego cie­pła mało i kiedy już ma dość, paso­wa­łoby kocioł wyłą­czyć. A tu nie ma tak dobrze. Roz­pa­lić węgiel jest trudno. Zatrzy­mać pło­nący węgiel — jesz­cze trud­niej. Che­mia spa­la­nia węgla się bun­tuje i kosz­to­wać to będzie olbrzy­mie straty nie­peł­nego spa­la­nia, a na pozio­mie naocz­nym — dym z komina i syf w kotle. Impreza na nasz koszt.

Che­mia i fizyka w służ­bie two­jego portfela

Wielu może koja­rzyć miar­kow­nik ciągu ze sta­rym, śmier­dzą­cym i brud­nym kotłem w wil­got­nej piw­nicy peł­nej pają­ków. Ale to nie miar­kow­nik jest winien tego smrodu i brudu, bo urzą­dze­nie samo w sobie to zacne. Po pro­stu daw­niej palono węglem w naj­gor­szy moż­liwy spo­sób, taki że miar­kow­nik nie­wiele mógł tu pomóc, a dziś wiemy, że roz­pa­la­nie od góry daje zaska­ku­jąco pozy­tywne efekty.

Zaletą miar­kow­nika jest płynne dzia­ła­nie. Bo węgiel lubi płynne zmiany pro­cesu spa­la­nia, a przy gwał­tow­nych się bun­tuje. Miar­kow­nik mecha­niczny to pro­sty mecha­nizm, który otwiera klapę dolotu powie­trza do kotła odwrot­nie pro­por­cjo­nal­nie do tem­pe­ra­tury wody na kotle. Im woda zim­niej­sza, tym wię­cej powie­trza, tym bar­dziej węgiel się roz­pala, tym woda staje się cie­plej­sza i dopływ powie­trza maleje; węgiel wyha­mo­wuje łagodnie.

Taki układ sta­bi­li­zuje się sam. Zmiany w pracy kotła są nie­wiel­kie i łagodne. Jeśli do tego dodamy sta­ro­świecką insta­la­cję gra­wi­ta­cyjną, która roz­pro­wa­dza i bufo­ruje cie­pło, otrzy­mu­jemy cał­kiem sprawny, mało awa­ryjny i wygodny sys­tem grzewczy.

Taka insta­la­cja grzew­cza działa zna­ko­mi­cie o ile kocioł ma na tyle niską moc wzglę­dem potrzeb budynku, że pra­cuje cią­gle, bez prze­sto­jów. Każdy prze­stój i przy­ga­sze­nie węgla to strata. Nie da się węgla wyga­sić zupeł­nie, więc będzie się tam tlił pomału, bo budy­nek aku­rat cie­pła ma dość, a takie tle­nie to straty — czy to widocz­nego dymu, czy nie­wi­docz­nego tlenku węgla — zawsze to ta sama droga energia.

Co jest nie tak ze ste­row­ni­kami z nadmuchem

Pod­sta­wo­wym grze­chem więk­szo­ści ste­row­ni­ków elek­tro­nicz­nych w kotłach zasy­po­wych jest próba walki z naturą pro­cesu spa­la­nia węgla lub jej igno­ro­wa­nie. Stąd bie­rze się syf, dym, sadza i dre­naż kie­szeni, zamiast spo­dzie­wa­nego ataku nowo­cze­sno­ści, eko­no­mii i wygody.

Celem nad­rzęd­nym pro­du­centa ste­row­nika jest byle w piecu nie zga­sło. Twórcy osprzętu i algo­ryt­mów ste­ro­wa­nia albo mają nikłe poję­cie o pro­ce­sie spa­la­nia węgla, albo odrzu­cają tę wie­dzę i pró­bują wymu­sić na węglu zacho­wa­nie dla nich wygodne. Bo prawda o spa­la­niu jest trudna i gdyby się jej trzy­mali, to pew­nie więk­szość pod­da­łaby się już na starcie.

Ina­czej spala się węgiel na początku — wydziela sporo gazów. Ina­czej już jako koks. Mając dużą masę prze­stu­dzo­nego węgla w kotle zasy­po­wym, nie da się jej szybko roz­pę­dzić uży­wa­jąc li tylko natu­ral­nego ciągu. Ogól­nie natu­ralny ciąg jest trudny do ste­ro­wa­nia — inny w każ­dym komi­nie, inny każ­dego dnia.
Więc pro­jek­tanci ste­row­ni­ków zamon­to­wali sobie do kotła dmu­chawę. Nic to, że dmu­chawa ma zwy­kle wydaj­ność 10 razy więk­szą, niż potrzeba. Oni prze­cież ole­wają poprawne, eko­no­miczne spa­la­nie — byle w piecu nie wyga­sło! Niech dymi jak Tita­nic na peł­nym morzu, niech żre węgiel jak smok wawel­ski — to nie ich pro­blem. Teraz mają dmu­chawę. Włą­czają ją i momen­tal­nie na ter­mo­me­trze tem­pe­ra­tura jest taka, jak potrzeba. Użyt­kow­nik będzie zadowolony!

Ej, wstrzy­maj­cie swe rumaki, bo robi się zbyt gorąco! Ale to nie pro­blem. Wyłą­czamy dmu­chawę i tem­pe­ra­tura spada. Nic to, że teraz gazu­jący węgiel dymi i zaczną sie wybu­chy w kotle. Kazali hamo­wać, to hamu­jemy. Za pięć minut się schło­dzi, to znowu puścimy prąd na dmu­chawę i pod­grze­jemy. Na prze­mian węgiel jest roz­pa­lany szyb­ciej niż powi­nien (dym, straty cie­pła) albo hamo­wany szyb­ciej niż powi­nien (dym, straty ciepła).

Oczy­wi­ście przy zasto­so­wa­niu algo­rytmu PID i pochod­nych filo­zo­fia wygląda ciut ina­czej: ste­row­nik dąży do utrzy­ma­nia sta­łej tem­pe­ra­tury wody na kotle, więc spa­la­nie teo­re­tycz­nie jest płynne — tak jak węgiel lubi. Tylko że o ile nie palimy mia­łem, to dodat­kowe dmu­cha­nie w pale­ni­sko rodzi zbędne straty.

I tak histo­ria się toczy, odkąd na rynku poja­wiły się pierw­sze ste­row­niki elek­tro­niczne. Z początku pro­stac­kie ste­ro­wa­nie dwu­sta­nowe, z cza­sem algo­rytm PID i jemu podobne. Jedne dzia­łają lepiej, inne gorzej, jesz­cze inne wcale. Nie­stety z romansu z dmu­chawą ciężko się pro­du­cen­tom wyle­czyć, bo jest łatwiej­sza w ste­ro­wa­niu i pew­niej­sza niż natu­ralny ciąg. Choć widać już pierw­sze jaskółki zmian — np. ten miar­kow­nik elek­tro­niczny, któ­rym pro­sto można zastą­pić dmu­chawę w więk­szo­ści sterowników.

Świat cywi­li­zo­wany dawno poznał już lep­szy spo­sób dostar­cza­nia powie­trza do kotła — to wen­ty­la­tor wycią­gowy, który zgod­nie ze swą nazwą wyciąga spa­liny z kotła jeśli natu­ralny ciąg nie nastar­cza, zamiast wpy­chać do niego ogromny nad­miar powie­trza. Ale na naszym rynku to cią­gle egzotyka.

Z prą­dem czy bez — to nie w tym rzecz

Zasto­so­wa­nie w kotłowni urzą­dzeń wyma­ga­ją­cych do pracy prądu bądź ich uni­ka­nie, a kwe­stia eko­no­mii i czy­sto­ści spa­la­nia to dwie odrębne sprawy, cza­sem się zazę­bia­jące, ale w dość przy­pad­kowy spo­sób. Można palić bez­na­dziej­nie bez uży­cia prądu, a można palić czy­sto z prą­dem (ale raczej nie z dmu­chawą, chyba że mowa o miale). I na odwrót. Nie­stety tak się składa, że prze­waż­nie to ste­row­niki elek­tro­niczne nie dbają zbyt­nio o eko­no­mię i czy­stość spalania.

Podob­nie rzecz ma się w kon­fron­ta­cji gra­wi­ta­cyj­nej insta­la­cji CO z insta­la­cją wypo­sa­żoną w pompę obie­gową. Zaletą tej pierw­szej jest oczy­wi­ście moż­li­wość pracy bez prądu. Daje to przede wszyst­kim zwięk­szone bez­pie­czeń­stwo. Ale konieczne jest sto­so­wa­nie gru­bych rur i pro­wa­dze­nie ich tak jak trzeba, a nie tam gdzie nam się podoba.
Nato­miast insta­la­cja pom­powa to cien­kie, dowol­nie pro­wa­dzone rurki, mało wody, szybki trans­port cie­pła, ale to wszystko zależne jest od prądu. Gdy brak­nie prądu — stają pompy i nie tylko nie ma cie­pła w domu, ale jeśli jed­no­cze­śnie kocioł nie zosta­nie auto­ma­tycz­nie wyga­szony, to robi się nie­bez­piecz­nie.
A pra­wi­dłowe zapew­nie­nie awa­ryj­nego zasi­la­nia dla pomp obie­go­wych to kło­pot i koszt. Zgod­nie ze sztuką, nale­ża­łoby zasto­so­wać spe­cjalny zasi­lacz awa­ryjny, droż­szy od tego sto­so­wa­nego w kom­pu­te­rach i przy­sto­so­wany do współ­pracy z sil­ni­kami pomp, które wyma­gają prądu o innych para­me­trach niż komputery.

Czy któ­ryś z tych rodza­jów insta­la­cji jest lep­szy albo gor­szy? Zależy jak dla kogo. Jak to w życiu — coś za coś. Jedyne przed czym tu prze­strze­gamy, to pochopna wymiana insta­la­cji gra­wi­ta­cyj­nej na pom­pową, moty­wo­wana rze­komą oszczęd­no­ścią opału, co jest po pro­stu nie­prawdą, a więc pono­sisz tylko zbędny wydatek.

A może to węgiel jest staroświecki?

Teraz już znasz odpo­wiedź na pyta­nie, dla­czego zwal­czamy tutaj dmu­chawy, a pro­mu­jemy spa­la­nie na natu­ral­nym ciągu. Bo to pozor­nie sta­ro­świec­kie roz­wią­za­nie jest dobre dla naszych kie­szeni i bar­dziej eko­lo­giczne, a wcale nie mniej wygodne. Ste­row­niki elek­tro­ni­cze są zaś zwy­kle budo­wane z zało­że­niem “aby nie zga­sło”, przez co eko­no­mia i czy­stość spa­la­nia scho­dzi na dal­szy plan, a liczy się wycią­gnię­cie z kotła wody o tem­pe­ra­tu­rze zadanej.

Pyta­nie tylko, czy aby sam węgiel nie robi się sta­ro­świecki? Mimo że cią­gle powszech­nie sto­so­wany z racji swej tanio­ści, to zaczyna mu zagra­żać wła­śnie wspo­mniane male­jące zapo­trze­bo­wa­nie ener­ge­tyczne budyn­ków. Z racji strat na prze­stoje i nie­peł­nego spa­la­nia, pale­nie węglem prze­staje się opła­cać. Gdy dom potrze­buje mak­sy­mal­nie 8kW mocy w naj­tęż­szy mróz, zna­czy to że śred­nio trzeba mu kotła o mocy 4-5kW, a to gra­nica wyko­nal­no­ści kon­struk­cji nie tylko zasy­po­wych, ale i retor­towe kotły mają tutaj problemy.

Ist­nie­jące dziś naj­mniej­sze kotły o mocach ~10kW mogą pra­co­wać na min. mocy 4-5kW, ale moc mini­malna to zawsze także mini­malna spraw­ność. Jed­nak nawet te kotły o mocy 10kW to cią­gle świe­żynki na rynku, bo pro­du­cenci dopiero zaczy­nają zauwa­żać, że moce 25kW i więk­sze sprze­dają sie coraz sła­biej. Gra­niczną dla wyko­nal­no­ści mocą nomi­nalną kotła zasy­po­wego wydaje się być 5kW. Tak małe kotły to póki co kom­pletna egzo­tyka. Przy­kła­dem niech będzie dol­no­spa­la­jący KSGW Zgoda.

Pyta­nie tylko gdzie jest gra­nica opła­cal­no­ści ogrze­wa­nia węglem. Nawet gdy powsta­nie kocioł o mocy odpo­wied­niej do ener­go­osz­częd­nego domu, to róż­nica w kosz­tach ogrze­wa­nia mię­dzy węglem a gazem, pro­cen­towo wciąż na podob­nym pozio­mie, kwo­towo nie będzie już tak prze­ra­ża­jąca. I komu wtedy będzie się chciało z tym węglem bawić?