Jak sterować kotłem zasypowym

Odpowiedni sposób rozpalania w kotle to nie wszystko. Kiedy rozpalić, jak długo palić, na jakich temperaturach, z nadmuchem, miarkownikiem czy bez niczego - to wszystko też wpływa na efekt ogrzewania domu, jakim powinno być utrzymanie możliwie stałej komfortowej temperatury kosztem jak najmniejszego zużycia opału.

Ile uciekło tyle trzeba dowieźć

Żeby utrzymać stałą zadaną temperaturę w domu, idealnie należałoby dostarczać do budynku akurat tyle ciepła, ile ucieka z niego na zewnątrz. Przykładowo gdy budynek potrzebuje mocy grzewczej 10kW, a obecnie jest około zera, to w każdej godzinie na zewnątrz ucieka 5kWh ciepła. Trzeba więc ciągle grzać z mocą 5kW, aby utrzymać w domu stałą temperaturę. Nie jest to problem przy ogrzewaniu elektrycznym lub gazowym. Człowiek nawet nie musi zaprzątać sobie tym głowy, bo robi to za niego automat sterujący ogrzewaniem.

W przypadku kotła zasypowego sprawa się komplikuje:

  • nie ma zwykle sterownika, który czuwałby nad utrzymywaniem z grubsza stałej temperatury w domu a nie tylko na kotle
  • nawet gdy taki sterownik jest, to kocioł zasypowy jest trudniej sterowalny: raz rozpalony grzeje ciągle dopóki ma paliwo i nie daje się włączyć albo wyłączyć na zawołanie. Kiepsko mu też idzie praca na niskich mocach rzędu paru-kilku kilowatów.

Dlatego grzejąc takim kotłem zwykle nie da się utrzymywać idealnie stałej temperatury w domu, skoro trudno jest utrzymać stałą, odpowiednią do chwilowych potrzeb moc.
Co w takim razie da się tu poprawić? Można tak dobrać czas palenia i objętość zasypu, aby wahania temperatury w domu były jak najmniejsze a dopływ powietrza do kotła nie musiał być zbyt często dławiony.

Wracając więc do powyższego przykładu, aby grzejąc kotłem zasypowym (zwłaszcza górnego spalania) utrzymać stałą temperaturę w domu, który traci na zewnątrz 5kWh co godzinę, można:

  • grzać przez 12 godzin z mocą ~10kW a pozostałe 12 godzin nie grzać wcale - co da średnią moc 5kW, przyzwoitą jakość spalania (o ile kocioł nie ma 25kW), ale wahania temperatury w domu będą kilkustopniowe
  • grzać na okrągło z mocą ~5kW - można, ale im większy kocioł, tym gorzej kocioł będzie pracował na takiej mocy
  • rozpalić dwa razy w odstępie 12 godzin - tym sposobem kosztem dodatkowego rozpalenia wyrówna się temperaturę w domu w ciągu doby utrzymując efektywne spalanie (bo palić się będzie mniej opału na raz)

Temperatura w domu - jaka i gdzie?

Celem palenia powinno być utrzymanie możliwie stałej średniej dobowej temperatury w domu. Trzeba tę temperaturę mierzyć, a nie polegać na własnym odczuciu chłodu, które bywa bardzo zmienne. Rozpalać należy według wskazań termometru, a nie dopiero gdy dom wychłodzi się do reszty i zacznie być to wyraźnie odczuwalne.

Do tego przydatny jest termometr o dokładności co najmniej 0,5st.C. Należy zawiesić go w jednym z ogrzewanych pokoi, w połowie wysokości pomieszczenia, najlepiej na ścianie naprzeciw grzejnika, a w każdym razie jak najdalej od niego. Termometr nie powinien wisieć np. w kuchni, gdzie temperatura wzrasta na skutek gotowania.

Mając taki termometr, wystarczy odczytywać wskazanie w dwóch momentach:

  • tuż przed rozpaleniem
  • gdy kocioł wygasa

Średnia z tych dwóch odczytów to uproszczona średnia dobowa temperatura w domu (zakładając, że rozpalane jest raz na dobę). Temperatura tuż przed rozpaleniem powinna być codziennie mniej więcej taka sama. Wtedy oznacza to, że spalasz dokładnie tyle opału, aby pokryć straty budynku - i tak jest najlepiej. Jeśli z dnia na dzień temperatura ta się obniża, znaczy to że trzeba sypać więcej paliwa na raz, bo widocznie temperatura na zewnątrz zaczyna spadać.

Wiatrak, szyber, miarkownik czy śrubka?

Sposobów na regulację dopływu powietrza do kotła jest co najmniej kilka:

  • śrubka regulacyjna w klapce dolotu powietrza
  • szyber w czopuchu
  • miarkownik mechaniczny
  • miarkownik elektroniczny
  • dmuchawa + sterownik

Błędem będzie intuicyjne założenie, że urządzenie bardziej skomplikowane i zasilane prądem lepiej wykonuje swoje zadanie.

Śrubka regulacyjna

Najprostszym sposobem regulacji mocy kotła jest ustawienie stałego otwarcia klapki doprowadzającej powietrze przy pomocy śruby regulacyjnej. Choć sposób wydaje się prymitywny, to jednak są przypadki, gdzie okaże się zaskakująco dobry.

W starych, zwłaszcza nieocieplonych domach z instalacją grawitacyjną wystarczy raz ustawić za pomocą śrubki odpowiednią dawkę powietrza, rozpalić a reszta dzieje się sama. Kocioł na pewno nie wybiegnie poza rozsądny zakres temperatury wody, bo budynek stale odbiera ciepło i nigdy nie ma potrzeby ograniczania mocy kotła. Żadne inne rozwiązanie nie sprawdzi się tu lepiej, bo w tych warunkach kocioł zwyczajnie nie wymaga żadnego sterowania.

Sposób ten nie sprawdzi się jednak w nowym, dobrze ocieplonym domu. Tutaj zapotrzebowanie na ciepło jest niewielkie i zmienne. Rozpalenie kotła z ustawioną na sztywno dawką powietrza skończy się po jakimś czasie nadmiernym nagrzaniem wody, może nawet jej zagotowaniem. W tych warunkach kocioł wymaga sterowania mocą, a więc ten prosty środek się nie sprawdzi.

Szyber w czopuchu

Sterowanie mocą kotła za pomocą szybra w czopuchu jest jednym z tych głupich przyzwyczajeń, które dziś już sensu nie mają, ale mimo to ludzie kurczowo się ich trzymają, bo zawsze tak robili.

Dawniej kotły były dziurawe i koślawe. Teraz - jakby mniej. Dawniej drzwiczki i wyczystki nie były uszczelniane, więc wlot powietrza do kotła odbywał się dość swobodnie. Jedyną opcją, by zapanować nad tempem spalania opału, było przydławienie wylotu spalin - do tego właśnie używano szybra w czopuchu.

Nie trzeba wielkiej wyobraźni, by zdać sobie sprawę, z jakim ryzykiem wiąże się dławienie wylotu spalin. Palenisko nie od razu reaguje na zmniejszoną dawkę powietrza po przymknięciu szybra. Ilość powstających spalin przez jakiś czas jest większa niż możliwości ich odprowadzenia do komina przez przymknięty szyber. Jest spora szansa, że trujące gazy spalinowe znajdą łatwiejsze ujście przez nieszczelności kotła do kotłowni. Niekoniecznie musi być to dym o wyczuwalnym zapachu. Jeśli w kotłowni nie ma czujnika czadu, to nigdy nie masz pewności, że wchodząc do tego pomieszczenia, wyjdziesz z niego żywy.

Lepiej i bezpieczniej jest ograniczać wlot powietrza do kotła niż dławić wylot spalin. Współczesne kotły są na tyle uszczelnione, że zamknięcie wlotu powietrza niemal całkowicie odcina dopływ tlenu do paleniska, hamując spalanie. Szyber w czopuchu nigdy nie zamyka się szczelnie, więc kocioł nadal pracuje, ale jest duszony na minimalnej dawce powietrza i wypuszcza opał kominem. Nawet jeśli kocioł nie będzie idealnie szczelny, to zamknięcie wlotu powietrza nie spowoduje nigdy wydostania się spalin do kotłowni, lecz przez ewentualne nieszczelności powietrze będzie zasysane do kotła.

Dlatego jeśli twój kocioł ma szyber w czopuchu - otwórz go całkowicie i tak pozostaw, a zajmij się sterowaniem wlotem powietrza do kotła. Problem zbyt silnego czy nierównego ciągu kominowego rozwiązuje zaś regulator ciągu kominowego.

Dmuchawa i sterownik

W wielu dziedzinach życia zastosowanie elektryki i elektroniki ma raczej pozytywne skutki. Niestety nie w kotłach zasypowych. Tutaj pojawienie się wentylatorów nadmuchowych otworzyło możliwości kopcenia na nieznaną dotąd skalę.

Co jest nie tak z nadmuchem

Co złego jest w nadmuchu? Właśnie to, że... dmucha, na ślepo, dlatego często o wiele mocniej niż to jest potrzebne. Efekty zbyt intensywnego nadmuchu świetnie ilustruje poniższy film.

Czy to nie wygląda znajomo? To w zasadzie zwykłe ognisko, do którego ktoś wrzucił dużą porcję (dowolnego) świeżego paliwa i rozdmuchuje je dmuchawą do liści. Sytuacja zbliżona do tego, co może mieć miejsce w domowym kotle z nadmuchem.
Intensywny nadmuch robi swoje. U dołu paleniska widać świecący jasno żar. Tak właśnie spala się koks przy dużej dawce powietrza. A co w tych warunkach dzieje się ze świeżym paliwem leżącym na rozpalonym do białości koksie? Momentalnie uwalniają się z niego wszystkie substancje lotne, tworząc koszmarne ilości smolistego dymu.

Czy można coś takiego powtórzyć w domowym kotle? Wyjrzyj zimą za okno, a zobaczysz. Wystarczy rozpalić od dołu w kotle górnego spalania z nadmuchem. Im większa wydajność dmuchawy, im więcej opału wrzucone na raz, tym mocniejsze dymienie.

Mechaniczny nadmuch niepotrzebnie przyspiesza proces odgazowania paliwa. Nie ma to żadnego praktycznego sensu. Co z tego, że koks rozgrzeje się szybko do białości, gdy niemal wszystkie lotne składniki paliwa wysyłane są w atmosferę? A przecież w drewnie jest ich aż 70%!

Kiedy nadmuch jest potrzebny

Problemem mechanicznego nadmuchu w kotle zasypowym jest właśnie łatwa możliwość podawania o wiele za dużej dawki powietrza. Sterownik przeważnie polega na ustawieniach podanych przez serwis bądź samego palacza, a te wcale nie muszą być odpowiednie do stosowanego paliwa.

W większości przypadków mechaniczny nadmuch w kotle zasypowym nie jest w ogóle potrzebny! Naturalny ciąg działa znakomicie, w dodatku za darmo i sam dostosowuje dawkę powietrza do potrzeb paleniska.

Częsty problem pt. "nie chce się palić" ludzie usiłują rozwiązać właśnie za pomocą nadmuchu, a prawdziwa przyczyna leży gdzie indziej:

  • komin jest zaklejony sadzą/smołą
  • brak jest nawiewu powietrza do kotłowni
  • mocno nieszczelne jest połączenie kotła z kominem lub sam kocioł

Komin w dobrym stanie (który ma choć ~5m wysokości), doprowadzenie powietrza do kotłowni oraz w miarę szczelny kocioł - te trzy warunki zawsze zapewniają bezproblemowe spalanie dowolnego paliwa (prócz najdrobniejszego typu miał, flot, trociny) na naturalnym ciągu.

Jedyne przypadki, gdzie nadmuch lub wyciąg spalin w kotle zasypowym może być konieczny to:

Co ze sterownikami?

Elektroniczne sterowniki występujące w kotłach zasypowych tak naprawdę działają w sposób bardzo zbliżony do mechanicznego miarkownika ciągu. Przyczyna jest prosta: żaden wyrafinowany algorytm nie polepszy pracy takiego kotła.

Wartością dodaną sterownika jest możliwość sterowania pompami i różnymi zaworami. Jeśli tego potrzebujesz - wtedy warto zaopatrzyć się w sterownik. Ale w przypadku prostej instalacji grzewczej, w której nie ma czym sterować, sterownik elektroniczny jest zbędnym wydatkiem.

Mechaniczny miarkownik ciągu

Tam, gdzie nadmuch jest zbędny, stosuje się urządzenia kontrolujące dopływ powietrza do kotła. Najprostszym z nich jest mechaniczny miarkownik ciągu.

Kocioł Camino, fot. rcgeo@forum.info-ogrzewanie.pl

Mechaniczny miarkownik ciągu w kotle Camino, fot. rcgeo, forum.info-ogrzewanie.pl

Miarkownik ciągu za pomocą prostego mechanizmu (wajcha z łańcuszkiem) uchyla klapkę powietrza głównego proporcjonalnie do różnicy między aktualną temperaturą wody w kotle a temperaturą zadaną (ustawianą na pokrętle). Gdy temperatura wody zbliża się do temperatury zadanej, miarkownik stopniowo przymyka dopływ powietrza. Może zamknąć go całkowicie, ale nie musi. Minimalne stałe otwarcie klapki można ustawić za pomocą śruby regulacyjnej.

Miarkownik przez swoją prostotę wydaje się urządzeniem staroświeckim, ale wbrew pozorom steruje on temperaturą wody w kotle równie dokładnie co sterowniki elektroniczne.

Cena takiego urządzenia to ok. 80zł. Wadą może być konieczność wkręcenia go w płaszcz wodny kotła, a więc:

  • potrzebne jest stosowne przyłącze w przedniej części kotła
  • nie obejdzie się bez opróżnienia instalacji grzewczej z wody (lub przyspieszonego kursu praktycznego na kartę pływacką)

Elektroniczny miarkownik ciągu

Istnieje rozwiązanie łączące zalety mechanicznego miarkownika ciągu i sterownika elektronicznego z nadmuchem. To elektroniczny miarkownik ciągu.

Istnieją dwa modele tego typu urządzenia:

  • miarkownik Unister - który jest jednocześnie miarkownikiem elektronicznym i sterownikiem kotła
  • TECH ST-322 - sterownik kotła sterujący dopływem powietrza poprzez regulację otwarcia przepustnicy montowanej na wlot powietrza pod ruszt.

Był jeszcze swego czasu elektroniczny miarkownik MCI Boleckiego - wichajster podłączany do sterowników zamiast dmuchawy, ale zniknął z rynku na początku 2016 roku. Popyt okazał się niewystarczający, aby produkcja była opłacalna.

Przewaga miarkownika elektronicznego nad mechanicznym to możliwość współpracy ze sterownikiem elektronicznym przy jednoczesnym prowadzeniu kotła na naturalnym ciągu. Algorytm pracy sterownika może być ciut bardziej wyrafinowany niż sposób działania miarkownika mechanicznego. Np. istnieje możliwość zamknięcia klapki powietrza głównego po wygaśnięciu kotła, aby zapobiec jałowemu jego wychładzaniu (czego nie potrafi miarkownik mechaniczny).

Koszt miarkownika Unister to okolice 350zł. Podobnie kosztuje TECH ST-322.

Powietrze wtórne - swój czy wróg?

Starsze kotły posiadały w drzwiczkach zasypowych małą klapkę, rozetę czy inny lufcik. Dla wielu jego przeznaczenie stanowiło zagadkę. Część ludzi w ogóle go nie ruszała, dla niektórych robił za wizjer.

Doprowadzenie powietrza wtórnego w kotle Camino

Klapka w drzwiczkach zasypowych - doprowadzenie powietrza wtórnego w kotle Camino

Jeśli ktoś z jakiejś przyczyny zdecydował się go uchylić, to prędko zauważał, że niekiedy cofa się przezeń na kotłownię dym, a nawet dochodzi do eksplozji i z lufcika strzela fontanna ognia.

Ten lufcik to doprowadzenie powietrza wtórnego. Jest ono potrzebne dla dopalania wartościowych gazów powstających w kotle i każdy kocioł pracujący na naturalnym ciągu powinien je posiadać. Jeśli zdarzają się kotły, które go nie mają, to tylko przez źle zrozumiane wysłuchanie potrzeb klientów, którzy doświadczając tego typu eksplozji wymogli na niektórych producentach pozbycie się lufcika. Dzięki temu nie niepokojeni eksplozjami wypuszczają niespalony opał w komin.

Eksplozje takie wynikały jednak nie z samej obecności lufcika, ale ze złego sposobu palenia w kotle, przez który w komin wysyłane były hurtowe ilości palnych gazów. Można to zaobserwować na poniższym nagraniu, które przedstawia właśnie zły sposób palenia w kotle bez lufcika. Wystarczy wpuścić w tę chmurę dymu świeże powietrze i zaraz następuje wybuch.

Przy paleniu od góry powietrze wtórne jest wyłącznie dobrodziejstwem i koniecznością, a problem eksplozji w większości przypadków znika. Po prostu nie ma już co wybuchać. Rozpalenie od dołu powoduje produkcję palnych gazów, które łatwo tworzą z powietrzem mieszankę wybuchową jeśli tylko znajdą się akurat w wystarczająco wysokiej temperaturze.

Natomiast przy paleniu od góry gazy te są spalane. W kotle stale hulają płomienie, a powietrze wtórne odpowiada za dopalenie gazów, bez możliwości powstania mieszanki wybuchowej. Może jednak i tutaj dojść do "fuknięcia" gdy zamknie się dopływ powietrza pod ruszt a płomienie nad zasypem zgasną. M. in. dlatego powinno się unikać konieczności odcinania dopływu powietrza do kotła, bo zawsze, niezależnie od metody palenia, wiąże się to z duszeniem kotła i gromadzeniem się wewnątrz palnych gazów.

Jaka powinna być temperatura wody w kotle?

Często spotykany jest dylemat co do właściwej temperatury wody w kotle:

  • producent kotła zaleca, by utrzymywać co najmniej 55st.C, bo inaczej kocioł zbyt szybko przerdzewieje
  • palacz jest w stanie utrzymywać stale co najwyżej 50st.C bo inaczej w domu szybko robi się za ciepło, a idealne byłoby nawet 40st.C

Co wybrać? Skazać kocioł na przegnicie w zbyt niskich temperaturach czy zrobić z domu saunę?

Zacznijmy od tego, że producent kotła ma rację: stała praca z temperaturą wody poniżej ok. 50st.C ma fatalne skutki:

  • w przyspieszonym tempie wykończy kocioł z powodu kondensacji produktów niepełnego spalania (ten punkt nie dotyczy kotłów żeliwnych)
  • nie pozwala osiągnąć sensownych warunków pracy, a więc opał ledwo się tli, kopci i smoli
  • niskie temperatury paleniska i produkcja smoły to prosta droga do zniszczenia komina

Jeśli nie jesteś w stanie dłużej palić z temperaturą wody choćby tylko 50st.C, bo w domu robi się zbyt ciepło, znaczy to że problem tkwi w instalacji grzewczej. A dokładniej: grzejniki są zbyt duże. Albo zostały źle dobrane, albo stały się zbyt duże wraz z ociepleniem budynku.

Są z tego dwa wyjścia:

  • przeliczyć zapotrzebowanie budynku na ciepło i dobrać do każdego z pomieszczeń nowe, mniejsze grzejniki w taki sposób, by maksymalną potrzebną moc osiągały dopiero przy temperaturze wody min. 70st.C - w ten sposób na co dzień instalacja będzie pracować z temperaturą 50-60st.C
  • zainstalować zawór czterodrożny - wtedy kocioł będzie pracował w małym obiegu z wyższą temperaturą wody, a do grzejników powędruje woda chłodniejsza (coś jak mały i duży obieg w układzie chłodzenia silnika spalinowego). Wadą zaworu czterodrożnego jest jedynie konieczność rezygnacji z grawitacyjnej pracy układu i zamontowania pompy obiegowej.

Wracając do wstępnego pytania: temperatura wody wychodzącej z kotła w trakcie normalnej pracy nie powinna być niższa niż ok. 50st.C. Mniej przeważnie oznacza, że opał kisi się zamiast palić. Jeśli mimo to w domu jest za ciepło, to musisz naprawić swoją instalację grzewczą, bo to w niej leży problem.
Oczywiście im wyższa temperatura wody tym zdrowiej dla kotła, ale bez zastosowania zaworu czterodrożnego czy bufora ciepła nie sposób stale utrzymywać choćby 60st.C.

Lepiej palić ciągle czy przepalać?

Taktyka palenia to także pole starcia wygody z ekonomią. Nie brak takich, którzy do wielkiego kotła sypią ile wlezie, podpalają i ustawiwszy minimalny dopływ powietrza kiszą kocioł przez całą dobę. Jeszcze inni palą na okrągło, utrzymując żar na ruszcie przez całą zimę, dosypując opału co kilka godzin.

Czy takie podejście jest słuszne? A może bardziej ekonomiczne jest przepalanie? Nie ma jednego słusznego podejścia! Wybór zależy od jakości docieplenia budynku.

W starych, nieocieplonych domach palenie na okrągło jest wręcz koniecznością i rozsądną strategią. Często bowiem nawet kilkugodzinna przerwa w grzaniu powoduje nieznośne wychłodzenie pomieszczeń.
Ciągłe palenie nie oznacza wcale, że trzeba kopcić w kotle górnego spalania paląc od dołu!. Świetną opcją łączącą względnie czyste spalanie i możliwość ciągłej pracy kotła jest palenie kroczące.

W budynkach nowych lub docieplonych ciągłe palenie nie zadziała. Zapotrzebowanie na ciepło jest tam na tyle niewielkie, że żaden kocioł zasypowy nie jest w stanie sensownie pracować w tych warunkach. Wtedy najlepiej sprawdza się przepalanie 1-2 razy na dobę.

Problem strategii grzania został szerzej przewałkowany w innym artykule.