Co za dużo to niezdrowo. Dobór mocy kotła węglowego

Co jest naj­waż­niej­sze przy zaku­pie kotła węglo­wego? Marka, gru­bość blach, gwa­ran­cja, kolor obu­dowy? Nic z tych rze­czy. Naj­waż­niej­sze to wła­ściwy dobór mocy kotła do potrzeb budynku. To jasne, że moc kotła nie może być za mała, bo w duży mróz nie dogrzałby domu. Ale o to dziś coraz trud­niej. Znacz­nie gor­sze a mało znane nie­bez­pie­czeń­stwo czyha w zaku­pie kotła zasy­po­wego o zbyt dużej mocy.

Zbyt duże kotły węglowe to plaga naszych cza­sów. Przez to, że w nowych domach, któ­rych potrzeby nie prze­kra­czają 10kW, lądują kotły o mocach rzędu 25kW i więk­szych, powie­trze zimą trzeba kroić i prze­żu­wać, po nowiut­kich dachach i ele­wa­cjach spływa sadza, a domowe budżety są dre­no­wane zaku­pem zbęd­nych ton opału.

Pato­lo­gia niby-fachowców

Kupu­jący kocioł węglowy naj­czę­ściej nie wie, jakiej mocy mu potrzeba. To nie pro­blem. Nie on powi­nien to wie­dzieć, ale fachowcy: sprze­dawca kotłów lub insta­la­tor. Pro­blem w tym, że bar­dzo czę­sto oni też nie wie­dzą i nie chcą wie­dzieć. 20 lat temu sprze­da­wali ludziom kotły 25kW i tak samo robią dzi­siaj. A że w mię­dzy­cza­sie w budow­nic­twie zmie­niło się wszystko — to nie ich problem.

Trudno powie­dzieć, jak wielu fachow­ców prze­ja­wia taką postawę, ale osób nabi­tych w butelkę jest w inter­ne­tach na pęczki. A to led­wie nikły pro­cent — ci, któ­rzy dostrze­gli jakiś pro­blem: bo scho­dzi im 5 ton węgla, bo komin prze­gnił, bo wyno­szą smołę wia­drami — i doszli do wnio­sku, że w nowym domu tak być nie powinno, więc szu­kają rozwiązania.

moc_grzewcza_rzeczywistosc_vs_fachowceDla­czego część fachow­ców działa nie­fa­chowo? Przy­czyny bywają różne:

  • brak wie­dzy o efek­tyw­no­ści kotłów węglo­wych — o dziwo nawet osoby z branży nie zawsze wie­dzą, że kocioł węglowy pra­cu­jąc z 1/3 mocy, wydala nie­spa­lone ~2/3 paliwa komi­nem. Nikt tej wie­dzy nie upo­wszech­nia, bo nikomu nie daje to zysku, a wręcz prze­ciw­nie. Cier­pią na tym użyt­kow­nicy, któ­rzy spa­lają o wiele za dużo opału i wszy­scy, któ­rzy ten zbęd­nie wyrzu­cony komi­nem opał odfil­tro­wują z powie­trza wła­snymi płucami.
  • chęć zysku twoim kosz­tem — nie­uczciwi sprze­dawcy kotłów kie­rują się wyso­ko­ścią marży a nie dobrem klienta, a czę­sto przy oka­zji nie mają dość wie­dzy, by dora­dzić uczci­wie, więc chro­nią swoje tyły wci­ska­jąc ludziom kil­ku­krot­nie za duże kotły
  • przy­zwy­cza­je­nie ponad rze­telną wie­dzę — insta­la­tor z 30-letnim sta­żem może uwa­żać, że skoro tyle lat pod­łą­czał kotły 25kW i nikt nie przy­szedł z pre­ten­sjami, to będzie tak robił do emerytury
  • tyło­chron — aby rze­tel­nie dobrać moc kotła, trzeba wyko­nać choćby pobieżny bilans cieplny budynku. Nie­któ­rzy fach­mani albo nie mają do tego wie­dzy, albo co gor­sza chęci. Łatwiej jest zaapli­ko­wać każ­demu klien­towi 25kW. Na pewno nie przyj­dzie z pre­ten­sjami, że kocioł jest za słaby.

W inte­re­sie fach­mana jest tylko to, by moc kotła nie była za mała. Zmar­z­nięty klient będzie wie­dział, gdzie szu­kać win­nego. Ale wci­snąć klien­towi kocioł dowol­nie za duży — to dla nich żaden pro­blem i żadna odpo­wie­dzial­ność. Prze­cież wszy­scy wie­dzą, że kocioł węglowy musi kop­cić. A że pożera 4 tony węgla w par­te­ro­wym domku — tyle samo, co w 40-letnim nie­ocie­plo­nym trzy­pię­tro­wym klocku — kto na to zwróci uwagę, że coś tu jest nie tak?

Popu­larne chłyty marketingowe

Praw­dziwy fach­man zawsze będzie trzy­mał się swego, choć­byś go przy­pa­lał ogniem logiki i okła­dał pał­kami fak­tów. Oto czę­sto sto­so­wane pozor­nie logiczne argu­menty, które mają skło­nić cię do zakupu za dużego kotła.

Weź pan więk­szy piec, bo tam jest więk­szy wymien­nik i spa­liny chłod­niej­sze i pan oszczędzasz

Fach­man rzu­ca­jący takim argu­men­tem zapewne nie wie, że w kotle węglo­wym klu­czowa jest spraw­ność spa­la­nia węgla, a nie spraw­ność odbioru cie­pła. Nic nie pomoże naj­więk­szy nawet wymien­nik, jeśli na 20% mocy nomi­nal­nej prze­ro­śnięty kocioł nie będzie pro­du­ko­wał cie­pła, lecz ulat­niał nie­spa­lone paliwo. A w kwe­stii odbioru cie­pła: powierzch­nia wymien­nika jest dobrana przez pro­du­centa do mocy kotła na ogół pra­wi­dłowo, tak by spa­liny nie były ani za gorące, ani — co gor­sza — za zimne. Jeśli już, warto wybie­rać takie kotły, które fabrycz­nie mają dużą powierzch­nię wymien­nika w sto­sunku do mocy nomi­nal­nej, co też bar­dzo bie­rzemy pod uwagę w ran­kingu kotłów.

Weź pan więk­szy piec, bo jak będzie cie­plej, to pan sobie skrę­cisz zaworkiem/ustawisz niż­szą tem­pe­ra­turę na ste­row­niku i będzie pan zadowolony

Znów to samo: brak poję­cia o mar­nej efek­tyw­no­ści kotłów węglo­wych na niskich mocach. Żaden ste­row­nik ani zawo­rek tego pro­blemu nie roz­wią­zuje. Usta­wiasz sobie niż­szą tem­pe­ra­turę, przy­krę­casz zawo­rek — i masz mniej cie­pła, ale paliwa nadal zuży­wasz podobną ilość, tyle że więk­szość leci w komin nie­spa­lona — bo kil­ka­na­ście kilo węgla się kisi.

Ostat­nio były cie­płe zimy, a jak przyj­dzie porządny mróz to co pan zrobisz?

Tak wygląda żero­wa­nie na nie­pew­no­ści klienta. Nie­pew­ność zawsze będzie, bo nikt nie chce zmar­z­nąć zimą i to jest nor­malne. Sęk w tym, by wyle­czyć ją jak naj­do­kład­niej­szym bilan­sem ciepl­nym budynku, a nie wiel­gach­nym zapa­sem mocy, bo to będzie o wiele droż­sze i bar­dziej bole­sne.
W przy­padku budynku do 150m2 posta­wio­nego w bie­żą­cej deka­dzie, zgod­nie ze sztuka i z prze­cięt­nych mate­ria­łów można mieć jedy­nie wąt­pli­wość, czy potrze­buje on mocy 6, 7 czy 8kW. Na 99% zapo­trze­bo­wa­nie nie prze­kro­czy 10kW (chyba że ma pięć bal­ko­nów i w poło­wie jest ze szkła). Zapo­trze­bo­wa­nie na moc w nowym budynku tej wiel­ko­ści rzędu 15kW czy więk­sze jest nie­moż­liwe — tak samo jak żaden nowy samo­chód oso­bowy nie pali 20l/100 benzyny.

Jak nie­efek­tywne są kotły zasypowe

Przy­czyna, dla któ­rej nie można prze­sa­dzać z mocą kotła węglo­wego, tkwi w ich spraw­no­ści. Nie tej labo­ra­to­ryj­nej, się­ga­ją­cej 80% w trak­cie pracy nowiut­kiego kotła na peł­nej mocy, która w domo­wych warun­kach nigdy nie zosta­nie powtó­rzona nawet w przybliżeniu.

Cho­dzi o zależ­ność spraw­no­ści od mocy, z jaką kocioł w danej chwili pra­cuje. Sło­wem: każdy kocioł zasy­powy na niskich mocach pra­cuje bar­dzo nie­efek­tyw­nie. Tak jak samo­chód spala wię­cej paliwa na niskich bie­gach, np. w jeź­dzie miej­skiej, tak kocioł węglowy w domo­wych warun­kach turla się przez ponad połowę sezonu na mocy poni­żej połowy swo­ich moż­li­wo­ści. A jaką osiąga spraw­ność w tym zakre­sie? Jak widać poni­żej — marną.

Moc a sprawnosć kotła węglowego

Wykres ten nie ma opar­cia w lite­ra­tu­rze czy bada­niach, bo nikt takich badań nie pro­wa­dzi ani nie pisze takiej lite­ra­tury (a jeśli już, to ich nie ujaw­nia). Nikt nie ma inte­resu w tym, byś znał coś wię­cej niż te ład­niut­kie 80% z fol­deru rekla­mo­wego. Wykres opiera się na porów­na­niu doświad­czeń wielu ludzi: zesta­wie­niu mocy ich kotłów, zapo­trze­bo­wa­nia na cie­pło domów i zuży­cia opału. Liczby mogą się róż­nić nieco w tę czy w tamtą, ale wnio­sek jest pro­sty: zbyt duży kocioł jest skraj­nie nie­efek­tywny.

W warun­kach domo­wych kocioł dobrany pra­wi­dłowo naj­czę­ściej pra­cuje na ~50% mocy nomi­nal­nej (bo takie są potrzeby domu), co daje spraw­ność ok. 50%. Jeśli kupisz kocioł dwa razy za duży, to będzie on pra­co­wał na 25% mocy nomi­nal­nej. Jaka będzie jego spraw­ność? Poni­żej 30%. Przy dra­stycz­niej­szym prze­wy­mia­ro­wa­niu trudno już mówić o spa­la­niu. To nie­usta­jące kisze­nie opału. Albo pale­nie dwóch łopa­tek węgla w ogni­sku na środku wiel­kiego rusztu.

Tak duży spa­dek spraw­no­ści ma pod­stawy w fizyce i che­mii. Kocioł zasy­powy (zwłasz­cza gór­nego spa­la­nia) to skrzy­nia z dużą ilo­ścią palą­cego się jed­no­cze­śnie opału. Chcąc uzy­skać niską moc, trzeba ten opał dusić na niskiej dawce powie­trza. To ozna­cza, że spa­la­nie nie jest pełne. Więk­szość opału ula­tuje w komin jako tle­nek węgla i sadza.

Zupeł­nie ina­czej ma się sytu­acja z kotłami podaj­ni­ko­wymi. Tam, wła­śnie dzięki mniej­szej obję­to­ści palą­cego się węgla, spraw­ność kotła potrafi być zbli­żona do nomi­nal­nej nawet w oko­li­cach 30% jego mocy.

Jesz­cze lepiej wygląda sytu­acja z kotłami gazo­wymi. Tam pro­ces spa­la­nia daje się regu­lo­wać w tak dużym zakre­sie, że kocioł 30kW osią­gnie w nowym domu nie­mal taką samą spraw­ność jak taki o mocy 10kW. W przy­padku kotłów kon­den­sa­cyj­nych ważne jest jedy­nie, by insta­la­cja grzew­cza umoż­li­wiała pracę na tem­pe­ra­tu­rach wody poni­żej 60st.C, by moż­liwa była kon­den­sa­cja pary wod­nej ze spa­lin i dodat­kowy zysk energii.

Jak wła­ści­wie dobrać moc kotła węglowego

Moc kotła zasy­po­wego w twoim domu powinna być zbli­żona (z zapa­sem 10–20%) do mak­sy­mal­nych strat cie­pła budynku. Czyli tej ilo­ści ener­gii, jakiej będzie potrze­bo­wał budy­nek do utrzy­ma­nia wewnątrz tem­pe­ra­tury poko­jo­wej w hipo­te­tyczny naj­mroź­niej­szy dzień sezonu grzew­czego (wyjąt­kiem są kotły mia­łowe — opi­sane poni­żej).

Jako naj­mroź­niej­szy dzień przyj­muje się — zależ­nie od regionu kraju — dzień ze śred­nią dobową tem­pe­ra­turą na pozio­mie –18st.C do –24st.C. Dla­tego jest on hipo­te­tyczny, ponie­waż takie dni się raczej nie zda­rzają. Zwy­kle nawet gdy nocą jest –25st.C, to za dnia tem­pe­ra­tura pod­nosi się do np. –10st.C, więc śred­nia to ok. –15st.C. Ale w pro­jek­cie insta­la­cji grzew­czej bie­rze się pod uwagę naj­gor­szy sce­na­riusz i uwzględ­nia roz­sądny zapas.

Zapo­trze­bo­wa­nie domu na cie­pło można okre­ślić z tym więk­szą dokład­no­ścią, im wię­cej infor­ma­cji o kon­struk­cji budynku się posiada. Jeśli dokład­nie wyli­czysz, że twój dom przy –20st.C będzie potrze­bo­wał mocy grzew­czej 10kW, to nie ma moż­li­wo­ści, by nagle się oka­zało, że jed­nak potrze­bu­jesz 20kW. Zapo­trze­bo­wa­nie na cie­pło wynika z mie­rzal­nych cech domu takich jak mate­riał ścian, gru­bość ocie­ple­nia, wiek i stan okien i drzwi itp. a zna­jąc te para­me­try można wyli­czyć potrzebną moc kotła co do kilowata.

Skąd uzy­skać infor­ma­cję o zapo­trze­bo­wa­niu na cie­pło two­jego domu?

Pro­jekt domu

Pierw­sze moż­liwe źró­dło to pro­jekt domu. W przy­padku domów z ostat­nich 20 lat, czę­sto podane bywa w pro­jek­cie zapo­trze­bo­wa­nie na cie­pło. Dla typo­wego domu ~150m2 wybu­do­wa­nego po 1990 roku będzie to nie wię­cej jak 10kW.

Tu trzeba uwa­żać, bo cza­sem pro­jek­tant pój­dzie na łatwi­znę i bez wyli­czeń wpi­sze 25-30kW, zakła­da­jąc że ogrze­wa­nie będzie gazowe. Kocioł gazowy o takiej mocy nie sta­no­wiłby pro­blemu. Taka moc kotła węglo­wego byłaby nato­miast katastrofą.

Audyt ener­ge­tyczny

Jeśli nie ma takiej infor­ma­cji w pro­jek­cie domu lub nie ma pro­jektu, możemy wyko­nać audyt ener­ge­tyczny budynku (tzw. OZC). Polega on na obli­cze­niu zapo­trze­bo­wa­nia ciepl­nego według dość skom­pli­ko­wa­nych pro­ce­dur, na pod­sta­wie dokład­nej zna­jo­mo­ści kon­struk­cji budynku. Osoba bez wie­dzy z zakresu budow­nic­twa ma małe szanse pora­dzić sobie samo­dziel­nie z takim zada­niem, a wyko­na­nie audytu przez fachowca kosz­tuje kil­ka­set do tysiąca złotych.

Warto wydać te pie­nią­dze, bowiem koszt prze­wy­mia­ro­wa­nia kotła w oba­wie przed zamar­z­nię­ciem będzie wyż­szy już po pierw­szej zimie. Tylko mając w gar­ści wyniki audytu, można wła­ści­wie dobrać moc kotła, bez opie­ra­nia się na domy­słach i sza­cun­kach, które zawsze są przy­bli­żone, a co gor­sza pozo­sta­wiają nie­pew­ność i chęć nabra­nia kilo­wa­tów na zapas.

Osza­co­wa­nie z grubsza

Zuży­cie ener­gii można osza­co­wać na pod­sta­wie wieku i stanu budynku. Normy obo­wią­zu­jące w cza­sach jego budowy i dostępne wtedy mate­riały dają przy­bli­żone poję­cie o jego energochłonności.

Poniż­sza tabela zawiera orien­ta­cyjne wskaź­niki zapo­trze­bo­wa­nia na moc grzew­czą w zależ­no­ści od wieku i stanu budynku. Przy stan­dar­do­wej wyso­ko­ści pię­ter (ok. 2,6m) wystar­czy prze­mno­żyć ogrze­wany metraż (licząc po pod­ło­gach) przez odpo­wiedni wskaź­nik. Dla wyż­szych pię­ter należy użyć wskaź­nika odno­szą­cego się do kuba­tury pomieszczeń.

Rodzaj/wiek budynku Wskaź­nik zapo­trze­bo­wa­nia na moc grzew­czą w odnie­sie­niu do metrażu (dla wys. pię­ter 2,5–2,7m) Wskaź­nik zapo­trze­bo­wa­nia na moc grzew­czą w odnie­sie­niu do kubatury
Nie­ocie­plony budy­nek sprzed 1970r. 120W/m2 48W/m3
Nie­ocie­plony budy­nek z lat 70. lub 80. 100W/m2 37W/m3
Budy­nek sprzed 1990r. docie­plony 5cm styropianu 80W/m2 28W/m3
Budy­nek z lat 90. (5cm styropianu) 70W/m2 25W/m3
Budy­nek z lat 2000–2010 (8–10 cm styropianu) 60W/m2 22W/m3
Budy­nek wybu­do­wany po roku 2010 stan­dar­dowo docie­plony (15 cm styropianu) 50W/m2 18W/m3
Budy­nek wybu­do­wany po roku 2010, szcze­gól­nie docie­plony (np. min. 15cm dobrego sty­ro­pianu na ścia­nach, trój­szy­bowe okna) 40W/m2 15W/m3

War­to­ści te są orien­ta­cyjne, tym dokład­niej­sze im now­szy budy­nek — znane są ówcze­sne normy i bar­dziej powta­rzalna była jakość mate­ria­łów. Dla star­szych budowli można się spo­tkać z wyż­szymi war­to­ściami wskaź­nika docho­dzą­cymi do 200W/m2 dla domów sprzed ok. stu lat. Nie można wyklu­czyć takich war­to­ści, bo im dom star­szy tym gor­sze mogły być mate­riały użyte do jego budowy, gor­sze wyko­na­nie oraz stan obecny (np. mocne zawil­go­ce­nie murów). Dla­tego dla budyn­ków sprzed 1950 roku naj­le­piej posłu­żyć się innymi, dokład­niej­szymi meto­dami okre­śle­nia potrzeb­nej mocy grzewczej.

Przy­kła­dowe obliczenia:

  • dla 100-metrowego budynku nie­ocie­plo­nego z lat 70. o stan­dar­do­wej wyso­ko­ści stro­pów: 100W/m2 x 100m2 = 10kW
  • dla 50-metrowego miesz­ka­nia w przed­wo­jen­nej kamie­nicy ze stro­pem na 3,5m: 48W/m3 x 50m2 x 3,5m = 8,4kW
  • dla odda­wa­nego wła­śnie do użytku 120-metrowego domku ze stan­dar­dową izo­la­cją: 50W/m2 x 120m2 = 6kW

Zuży­cie gazu

Innym, bar­dzo dokład­nym przy­bli­że­niem, może być zuży­cie gazu do ogrze­wa­nia w naj­mroź­niej­sze dni, o ile oczy­wi­ście ogrze­wa­nie gazowe się posiada. Przy­kła­dowo, gdy przy śred­niej dobo­wej tem­pe­ra­tu­rze zewnętrz­nej –10st.C kocioł spa­lił 25m3 gazu, zna­czy to że jego moc mak­sy­malna wynio­sła 25m3/24h = ok. 1m3/h = ok. 10kWh/h = 10kW. Dzię­ląc tę moc przez róż­nicę tem­pe­ra­tur (np. 30 stopni), otrzy­mamy war­tość 333W/st.C.

Aby dowie­dzieć się, jakiej mocy będzie potrzeba przy śred­niej –20st.C, wystar­czy pomno­żyć wyli­czoną wiel­kość przez róż­nicę tem­pe­ra­tur wewnątrz — na zewnątrz (-20 a +20, czyli 40 stopni) i już wiemy, że 13,4kW to potrzebna nam moc nomi­nalna kotła.

Przy­bli­żony audyt ener­ge­tyczny — CiepłoWłaściwie.pl

Powyż­sze spo­soby bywają kosz­towne, kło­po­tliwe lub nie­do­kładne. Dla­tego powstało roz­wią­za­nie dar­mowe, pro­ste (siłą rze­czy nie tak dokładne jak pro­fe­sjo­nalny audyt ener­ge­tyczny),  dające dobre przy­bli­że­nie potrzeb grzew­czych budynku. Mowa o stro­nie CiepłoWłaściwie.pl.

Poda­jąc pod­sta­wowe para­me­try kon­struk­cyjne two­jego domu, otrzy­masz tam nie tylko infor­ma­cję o potrzeb­nej mocy grzew­czej, ale także (jeśli podasz aktu­alne zuży­cie opału) o efek­tyw­no­ści two­jego ogrze­wa­nia i pro­po­zy­cjach inwe­sty­cji, które naj­niż­szym kosz­tem obniżą twój rachu­nek za ogrzewanie.

Ile mocy na potrzeby CWU

Jeśli kocioł, oprócz ogrze­wa­nia domu, ma także grzać boj­ler z cie­płą wodę użyt­kową, wtedy trzeba doli­czyć mu pewien zapas mocy na tę oko­licz­ność. Od razu trzeba zazna­czyć, że zapas ten pra­wie nigdy nie będzie wyko­rzy­sty­wany. Jest on prze­wi­dziany po to, by w sytu­acji naj­sroż­szego mrozu sybe­ryj­skiego, gdy zapo­trze­bo­wa­nie na cie­pło budynku będzie naj­więk­sze, kocioł miał nadal wolne moce prze­ro­bowe dla pod­grza­nia CWU.

Ile dokład­nie kilo­wa­tów zare­zer­wo­wać na grza­nie CWU? Odpo­wie­dzi rzu­cane są różne — od 0,5kW do ponad 5kW. Roz­rzut ten bie­rze się stąd, że ów doda­tek mocy na potrzeby CWU trzeba usta­lić w zależ­no­ści od tego, jak dużo wody i jak szybko chcemy zagrzać w ciągu doby.

Do ogrza­nia 100l wody o 50 stopni (od 10st.C do 60st.C) potrzeba nie­całe 6kWh ener­gii. Można więc pod­grzać tę ilość wody w ciągu 1 godziny — wtedy trzeba grzać z mocą 6kW. Mając do dys­po­zy­cji 12kW mocy, zagrzeje się tę samą ilość wody w pół godziny. Można też roz­ło­żyć grza­nie w cza­sie i przez 12 godzin grzać z mocą 500W — jeśli w każ­dym przy­padku przez ten czas nie będzie poboru wody, efekt będzie taki sam (różne straty pomijamy).

Dla kotła węglo­wego grza­nie CWU to małe piwo. Na bie­żące utrzy­my­wa­nie tem­pe­ra­tury w boj­le­rze potrzebne są śmiesz­nie małe moce typu kil­ka­set watów. Kiedy z jakie­goś powodu chcemy, by woda była zawsze grzana szyb­ciej, wtedy trzeba wyli­czyć potrzebną moc jak wyżej.

Cią­gle jed­nak trzeba pamię­tać, że zapas ten jest po to, aby mieć czym zagrzać wodę w cza­sie trza­ska­ją­cego mrozu. Gdy szu­kasz kotła podaj­ni­ko­wego, a zapo­trze­bo­wa­nie domu na cie­pło wynosi np. 10kW + potrze­bu­jesz grzać 200l boj­ler, to nie ma sensu z tego powodu kupo­wać wyż­szej mocy, tj. ok. 17kW. W zupeł­no­ści wystar­czy 10kW, który zawsze ma zapas mocy nawet 30% ponad nomi­nalną (co jest wyka­zane w DTR kotła i wynika z zapasu mocy pal­nika). Na co dzień dom będzie potrze­bo­wał 2-3kW, a pozo­stałe 7-8kW będzie można wyko­rzy­stać do szyb­kiego pod­grza­nia boj­lera. Nato­miast w naj­więk­szy mróz pozo­sta­nie wciąż te 2-3kW “ukry­tego” zapasu mocy kotła.

Wyją­tek dla kotłów miałowych

O ile kocioł węglowy, gazowy, na drewno czy pel­let powi­nien mieć moc nomi­nalną zbli­żoną do mak­sy­mal­nego zapo­trze­bo­wa­nia na cie­pło budynku, to nie doty­czy ta zasada kotłów miałowych.

Kocioł mia­łowy dobiera się według mocy śred­niej, a nie nomi­nal­nej. Dla­czego tak? Ponie­waż miał jest pod­łym pali­wem — nisko­ka­lo­rycz­nym, zapo­pie­lo­nym, które nie pozwala na ostre grza­nie. Dla­tego aby obsługa kotła mia­ło­wego nie urą­gała czło­wie­czeń­stwu pala­cza, taki kocioł powi­nien mieć sta­ło­pal­ność ok. 24 godzin. Aby to osią­gnąć, trzeba go “przewymiarować”.

Przy­kła­dowo jeśli dom potrze­buje max. 15kW mocy grzew­czej, to kocioł węglowy do tego domu powi­nien mieć moc nomi­nalną 14-16kW, ale kocioł mia­łowy do tego samego domu musi mieć ok. 30kW, ponie­waż gdy ma on zakres mocy 5-30kW, to śred­nia wypada ok. 16kW, co odpo­wiada zapo­trze­bo­wa­niu domu.

Ta zasada ma poważne kon­se­kwen­cje. Ozna­cza ona, że kocioł mia­łowy nie może być opa­lany węglem. To musi zabo­leć rze­sze rado­snych pala­czy kupu­ją­cych sobie kocioł ‘na wszystko’, z nadzieją że popalą sobie w nim mia­łem, a jak im się znu­dzi, to prze­sko­czą na węgiel. Nic z tego. Nie ist­nieje samo­chód, który rów­nie wygod­nie i eko­no­micz­nie prze­wie­zie dwie osoby, 20 osób albo 10 ton ładunku. Podob­nie nie ist­nieje kocioł na wszystko, który zawsze będzie pra­co­wał ekonomicznie.

Jeśli zaczniesz palić węglem w kotle mia­ło­wym, to dosta­niesz wszyst­kie pro­blemy zwią­zane z prze­wy­mia­ro­wa­niem. Bo kocioł mia­łowy napchany węglem jest prze­wy­mia­ro­wany. Opa­lany mia­łem ma słab­sze osiągi, dosto­so­wane do potrzeb domu i dla­tego działa prawidłowo.

Jeśli zechcesz palić mia­łem w kotle węglo­wym, to będziesz miesz­kać w kotłowni i zamar­z­niesz w więk­sze mrozy. Przede wszyst­kim kocioł, który jest dobrany mocą nomi­nalną, w sytu­acji opa­la­nia mia­łem będzie za słaby, by ogrzać dom. Poza tym jego pojem­ność zasy­powa pozwoli na sta­ło­pal­ność rzędu kilku-kilkunastu godzin, co wymusi roz­pa­la­nie po 2–3 razy na dobę.

Czym grozi zbyt duża moc kotła

Prze­wy­mia­ro­wa­nie kotła to sytu­acja, gdy moc nomi­nalna kotła jest więk­sza od potrzeb budynku i nigdy nie zosta­nie wyko­rzy­stana. Prze­wy­mia­ro­wa­nie nie­sie mnó­stwo pro­ble­mów, które nie­kiedy bie­rzemy za natu­ralne cechy ogrze­wa­nia węglowego:

  • gigan­tyczne zuży­cie opału, np. 5 ton węgla rocz­nie na 100m2 domu
  • duże ilo­ści węgla pozo­sta­łego w popiele
  • nie­ustanne “kisze­nie” opału — sadza, smoła i smród jak przy ukła­da­niu asfaltu

Skąd te pro­blemy? Prze­wy­mia­ro­wany kocioł zawsze pra­cuje na bar­dzo niskiej mocy — czyli z fatalną spraw­no­ścią rzędu 20–30%. To tak, jakby autem jeź­dzić zawsze na 1–2. biegu i dzi­wić się, czemu pali 30l/100.

Im nad­miar mocy jest więk­szy, tym gorzej. Tym­cza­sem ludzie kupują kotły 25kW do nowo­bu­do­wa­nych par­te­ro­wych domów o powierzchni ~150m2. To daje trzy-czterokrotny nad­miar mocy, a efek­tem jest praw­dziwa kata­strofa finan­sowa i gehenna w kotłowni, którą odczu­wają na wła­snej skó­rze już pierw­szej zimy.

Zobaczmy przy­pa­dek współ­cze­śnie zbu­do­wa­nego domku o powierzchni 100m2. Taki dom bez więk­szego docie­ple­nia osią­gnie mak­sy­malne zapo­trze­bo­wa­nie na cie­pło rzędu 60W/m2, co narzuca moc kotła max. 6kW. Do tego domu wsta­wiono kocioł węglowy o mocy 18kW. Jaki będzie efekt?

Sprawność kotła przewymiarowanegoWidzimy, że nawet w naj­więk­szy mróz kocioł nie prze­kro­czy nigdy spraw­no­ści 40%, ponie­waż szczy­towe zapo­trze­bo­wa­nie budynku — czyli 6kWto zale­d­wie 30% mocy nomi­nal­nej kotła.

Przez więk­szość zimy węgiel w tym kotle będzie się tlił, dymił i smo­ło­wał, a 3/4 ener­gii uciek­nie komi­nem. Palacz spę­dzi więk­szość żywota w kotłowni lub na czysz­cze­niu komina, z któ­rego dodat­kowo zaczną wypły­wać dziwne cie­cze. A w domu będzie +16 stopni, bo do utrzy­ma­nia kom­for­to­wej tem­pe­ra­tury trzeba by zaku­pić dwa razy wię­cej opału.

Co można zro­bić w takim przy­padku? Naj­le­piej zapo­bie­gać — kupu­jąc kocioł według rze­czy­wi­stego zapo­trze­bo­wa­nia na cie­pło, czyli o mocy nomi­nal­nej w oko­li­cach 6kW.
Nie­stety zna­leźć kocioł węglowy o takiej mocy jest trudno. Pro­du­cenci dopiero zaczęli zauwa­żać, że ist­nieją ocie­plone domy i pomału wpro­wa­dzają modele o mocy poni­żej 10kW.

Czym grozi zbyt mała moc kotła

Dobór zbyt dużej mocy kotła to tra­ge­dia. Rów­nież zbyt słaby kocioł to pro­blemy, choć dziś kupić kocioł zbyt słaby dla współ­cze­snego budow­nic­twa staje się powoli niemożliwością.

W przy­padku opi­sa­nego powy­żej budynku, który w naj­gor­szym razie potrze­buje 6kW mocy, naj­mniej­szy dostępny kocioł węglowy o mocy 5kW zdo­łałby ogrzać taki dom korzy­sta­jąc przez naj­zim­niej­sze 2 tygo­dnie z posia­da­nej nad­wyżki ponad moc nomi­nalną. Oczy­wi­ście zakła­da­jąc, że wystąpi naj­gor­szy sce­na­riusz brany pod uwagę przy dobo­rze mocy, czyli śred­nia dobowa tem­pe­ra­tura poni­żej –20st.C, co w prak­tyce jest bar­dzo rzadkie.

Kocioł o zbyt małej mocy nie zdoła ogrzać pomiesz­czeń do wyma­ga­nej tem­pe­ra­tury w cza­sie naj­więk­szych mro­zów, nawet jeśli będzie pra­co­wał powy­żej mocy nomi­nal­nej. W domu będzie więc przez ten czas o kilka stopni chłod­niej. Nikomu z domow­ni­ków nie zagrozi raczej śmierć przez zamar­z­nię­cie, ale nie każdy musi lubić cha­dza­nie po domu w kufajce.
Jeśli chcesz wie­dzieć, jakie mogą być skutki zbyt małej mocy kotła w razie sro­giej zimy, to sprawdź ten wpis na blogu, gdzie zba­da­li­śmy przy­pa­dek naj­su­row­szej z zim, jaką dotąd odno­to­wano na zie­miach polskich.

Zbyt mała moc kotła (w roz­sąd­nych gra­ni­cach) jest mniej szko­dliwa dla kie­szeni niż prze­wy­mia­ro­wa­nie. Skut­kuje bowiem wyż­szą spraw­no­ścią pracy kotła, czyli niż­szym kosz­tem ogrze­wa­nia, a przy tym może być dokucz­liwa przez 2–3 naj­zim­niej­sze tygo­dnie, pod­czas gdy prze­wy­mia­ro­wa­nie jest odczu­walne o wiele bole­śniej i przez całą resztę sezonu.

Co zro­bić z prze­wy­mia­ro­wa­nym kotłem

Prze­wy­mia­ro­wa­nie kotła nie bie­rze się tylko ze złego zakupu. Czę­sto to wynik ocie­ple­nia budynku. Wystar­czy obło­że­nie domu sty­ro­pia­nem, by zapo­trze­bo­wa­nie domu na cie­pło spa­dło nawet o połowę — i już kocioł staje się prze­wy­mia­ro­wany. Oszczęd­no­ści z ocie­ple­nia zostaną pożarte przez straty opału z tytułu przewymiarowania.

Ale na szczę­ście nie trzeba od razu łożyć pie­nię­dzy na nowy kocioł. Da się dość pro­sto i sku­tecz­nie ogra­ni­czyć jego moc z uży­ciem cegieł sza­mo­to­wych i spe­cjal­nej zaprawy. Koszt to w pory­wach 50zł.

W kotle gór­nego spalania

Ograniczenie mocy kotła górnego spalaniaTaki zabieg pozwala dopro­wa­dzić prze­wy­mia­ro­wany kocioł do stanu uży­wal­no­ści. Dobór ilo­ści cegieł będzie zale­żał od nad­wyżki mocy, jakiej chcemy się pozbyć. Można przy­jąć, że zamu­ro­wu­jąc 1/3 rusztu, redu­kuje się moc kotła także o 1/3.

Oto kolejne kroki tej operacji:

  • Zaopatrz się w kilka cegieł sza­mo­to­wych peł­no­wy­mia­ro­wych i kilka pła­skich, szli­fierkę kątową z tar­czą do cię­cia cera­miki oraz min. 5kg zaprawy sza­mo­to­wej. Znaj­dziesz to wszystko w pierw­szym lep­szym mar­ke­cie budowlanym.
  • Zacznij od uło­że­nia bez zaprawy stosu z cegieł na sze­ro­kość całego rusztu, dłu­gość 15cm (sze­ro­kosć jed­nej cegły) i do wyso­ko­ści mak­sy­mal­nego zasypu (w prak­tyce pra­wie pod drzwiczki zasy­powe). Jeśli cegły nie miesz­czą się tak, by szczel­nie blo­ko­wać ruszt lub wystę­pują szcze­liny ponad 1cm, przy­tnij bra­ku­jące kawałki lub nad­miary uży­wa­jąc szli­fierki (z zacho­wa­niem środ­ków bez­pie­czeń­stwa typu oku­lary ochronne — sza­mot tnie się nie­ła­two). Blok sza­motu powi­nien się­gać nie­mal na wyso­kość dol­nej kra­wę­dzi drzwi­czek zasy­po­wych.
    Cegły powinny być spa­so­wane moż­li­wie ści­śle. Zaprawa będzie peł­nić tylko rolę uszczel­nia­cza. Cały blok sza­motu ma przy­le­gać do ścian kotła. Bez obaw — roz­sze­rzal­ność cieplna sza­motu jest mniej­sza niż stali czy żeliwa i po nagrza­niu nie uszko­dzi on kotła roz­sze­rza­jąc się.
  • Wstęp­nie możesz zamo­co­wać cegły bez zaprawy, uszczel­nia­jąc prze­strze­nie mię­dzy nimi gliną lub choćby popio­łem. Taka kon­struk­cja wytrzyma kilka prze­pa­leń, a pozwoli spraw­dzić, czy zain­sta­lo­wana ilość sza­motu jest pra­wi­dłowa. Jeśli tak — będziesz mógł spo­koj­nie wkleić cegły na zaprawę. Jeśli nie — łatwo wyj­miesz / dodasz nowe cegły.
  • Prze­pal kilka razy i sprawdź, jak działa kocioł, naj­le­piej przy umiar­ko­wa­nych mro­zach. Powi­nien wol­niej nagrze­wać wodę, mniej dymić i smo­ło­wać, a sza­mot będzie się roz­grze­wał do czer­wo­no­ści. Jeśli zasyp wystar­czy na min. 12h, a poprawa jako­ści spa­la­nia jest widoczna, to możesz pozo­stać przy tej ilo­ści sza­motu. Jeśli zbyt­nio nie widać róż­nicy, a nad­miar mocy jest jesz­cze spory — dołóż wię­cej cegieł. Jeśli zasyp star­cza na mniej niż 12h — sza­motu jest zbyt dużo.
  • Gdy już usta­lisz pra­wi­dłową pro­por­cję rusztu, którą musisz zablo­ko­wać sza­mo­tem, wklej cegły na zaprawę. For­mal­nie potrzeba ok. 24h na jej zwią­za­nie, ale prze­pa­lić ostroż­nie możesz już po kilku godzi­nach, gdy zaprawa prze­staje być ela­styczna. Zaprawa nie musi zwią­zać na kamień. Wystar­czy, że wyschnie i nie będzie się wykru­szać. W każ­dym razie do muro­wa­nia lepiej wybrać dzień, w któ­rym przez ten czas będziesz mógł prze­żyć bez ogrzewania.

Po takiej ope­ra­cji odczu­jesz zna­czącą poprawę w kul­tu­rze pracy kotła oraz zmniej­szone zuży­cie opału. Oczy­wi­ście jest to tylko pro­teza mniej­szego kotła, ale tania i dość skuteczna.

W kotle dol­nego spalania

Idea jest podobna jak w wyżej opi­sa­nym przy­padku, tylko wyko­na­nie ciut odmienne. Nadal cho­dzi o ogra­ni­cze­nie ilo­ści palą­cego się węgla i powierzchni odbioru cie­pła, ale w kotle dol­nego spa­la­nia robi się to nieco inaczej:

  • zmniej­sza­jąc prze­lot pod pierw­szym wymien­ni­kiem, czyli sze­ro­kość i/lub wyso­kość tzw. pal­nika przez zamu­ro­wa­nie go czę­sciowo szamotem
  • przez wyło­że­nie sza­mo­tem dol­nej czę­ści ścian komory zasy­po­wej — aby ogra­ni­czyć tam odbiór cie­pła z roz­pa­lo­nego czę­ściowo zasypu

Ograniczenie mocy kotła dolnego spalania

Tak jak w przy­padku kotła gór­nego spa­la­nia, ilość, gru­bość oraz miej­sce insta­la­cji sza­motu należy dobrać eks­pe­ry­men­tal­nie. Pamię­tać należy jedy­nie, by sza­mot był roz­miesz­czony syme­trycz­nie wzglę­dem podłuż­nej osi kotła, tj. gdy okle­jamy ścianę z pra­wej strony, to tyle samo sza­motu idzie na lewą ścianę. To wszystko w celu zapew­nie­nia rów­no­mier­nego nagrze­wa­nia kotła.
Jeśli kocioł ma ruszt ruchomy, to usta­wia­jąc cegły sza­mo­towe na rusz­cie, trzeba roz­mie­ścić je tak, aby nie blo­ko­wały rusztu ruchomego.

Scho­wać cie­pło na później

Na pro­blem nad­miaru mocy kotła można spoj­rzeć z góry, z poziomu całego domu. A gdyby tak ener­gię odbie­raną stale z kotła pra­cu­ją­cego na pozio­mie 30% mocy nomi­nal­nej, zastą­pić ener­gią wypro­du­ko­waną co jakiś czas, ale z mocą 90% nomi­nal­nej? Ilość ener­gii ta sama, ale spraw­ność jej odbioru — o wiele większa.

To prze­cież kla­syczne prze­pa­la­nie. Nie­eko­no­miczne, a do tego kto lub takie huś­tawki zimno-ciepło? Kom­bi­nujmy więc dalej. Przy­dałby się jakiś aku­mu­la­tor dla tej nad­wyżki ener­gii. Współ­cze­sny dom w tej roli spraw­dza sie słabo. Dołóżmy więc dobrze zaizo­lo­waną beczkę z wodą i grzejmy ją z dużą mocą przez kilka godzin, by następ­nie przez kil­ka­na­ście godzin odbie­rać zgro­ma­dzone w niej ciepło.

I tak docho­dzimy do kolej­nego spo­sobu na prze­wy­mia­ro­wany kocioł: to bufora cie­pła. Po pro­stu beczka z wodą grzana z insta­la­cji cen­tral­nego ogrze­wa­nia, maga­zy­nu­jąca nad­miar ener­gii. Gene­ral­nie sto­suje się go w celu pod­nie­sie­nia śred­niej mocy kotła, a więc pod­nie­sie­nia spraw­no­ści jego pracy. Do niwe­lo­wa­nia skut­ków prze­wy­mia­ro­wa­nia jak znalazł.

Jest tylko sze­reg pro­ble­mów. Przede wszyst­kim taki bufor musi być naprawdę duży. Setki, nawet parę tysięcy litrów, zależ­nie od ilo­ści ener­gii, jaką chcemy zma­ga­zy­no­wać. Za tym idą trud­no­ści wyko­naw­cze i koszty. A co za to zysku­jemy? Tań­sze ogrze­wa­nie, pale­nie w kotle raz na parę dni.
Tema­tyka bufo­rów cie­pła została dogłęb­nie roz­pra­co­wana np. w tym wątku na forum Mura­tora.

Fał­szywa nadzieja w automatyce

Pew­nie znajdą się i tacy, co na pro­blem nad­miaru mocy kotła par­skną śmie­chem, a gdy już zła­pią oddech, powie­dzą, że prze­cież wystar­czy zamon­to­wać ste­row­nik jeden, drugi i piąty, do tego zawór mie­sza­jący, wie­lo­dro­gowy, pompkę, minia­tu­rową fon­tannę i neony oraz kom­pu­ter nad­zo­ru­jący całość — i kocioł zacznie pra­co­wać eko­no­micz­nie, a do tego jak nowocześnie!

Nie trzeba wcho­dzić w szcze­góły tech­niczne, by oba­lić takie myśle­nie u samych pod­staw. Takie twier­dze­nia mogą wysu­wać jedy­nie osoby nie­ma­jące poję­cia o isto­cie dzia­ła­nia kotłów węglo­wych, trak­tu­jące je jak czarną skrzynkę wyplu­wa­jącą cie­pło w zamian za opał, zdolną do natych­mia­sto­wej i bez­strat­nej regu­la­cji mocy w zakre­sie 0–100% mocy.

Opi­sana wcze­śniej zależ­ność spraw­no­ści kotła od jego aktu­al­nej mocy wynika z samej istoty jego kon­struk­cji. Spo­sób ste­ro­wa­nia — nie­ważne czy pro­sty miar­kow­nik mecha­niczny, czy ste­row­nik z fuzzy PID disco laz­zers (czy co tam jest teraz w modzie) — jak i sama insta­la­cja grzew­cza (zawory mie­sza­jące i inne cuda hydrau­liki) nie mają tu nic do powie­dze­nia, bo odpo­wia­dają jedy­nie za nad­zór nad warun­kami pracy kotła i dys­try­bu­cję ener­gii.
Nad­rzęd­nym ogra­ni­cze­niem pozo­staje zapo­trze­bo­wa­nie cieplne budynku. Gdy zostaje ono zaspo­ko­jone — w domu robi się sauna — to kocioł prze­cho­dzi w pod­trzy­ma­nie, a za tym idzie spa­dek spraw­no­ści. Nie da się zatrzy­mać w miej­scu spa­la­nia węgla, a potem w dowol­nym momen­cie go wznowić.

Co gdy przyj­dzie zima tysiąclecia?

Moc kotła dobie­rana zgod­nie ze sztuką wystar­czy na zimę stu­le­cia. A co gdy przyj­dzie zima tysiąc­le­cia? Spraw­dzi­li­śmy to. Nawet wtedy kotły 25kW nie roz­winą swo­jej peł­nej mocy w nowych domach.

strzez_sie_za_duzego_kotła

Klik­nij obra­zek, aby wyświe­tlić całość