Ocena efektywności energetycznej kotłów. Korzyści ze strat

Kontrola efektywności energetycznej kotłów to konkretne korzyści i działania dążące do rozwiązań technicznych trafiających bezpośrednio w potrzeby klienta, zapewniając przy tym komfort w korzystaniu oraz oszczędności przy eksploatacji. Wykonywanie regularnych przeglądów i kontroli stanu technicznego kotłów z uwzględnieniem przeprowadzenia oceny efektywności energetycznej przyczynia się do zapewnienia optymalnego zużycia energii cieplnej oraz redukcji emisji dwutlenku węgla do otoczenia. Ponadto wiąże się z redukcją kosztów eksploatacyjnych przy zachowaniu wymaganego komfortu cieplnego użytkowników budynku oraz optymalnych charakterystyk środowiskowych. Poniższy artykuł przybliża temat oceny efektywności energetycznej kotłów pod kątem wymogów prawnych oraz metodyki wykonywania pomiarów i obliczeń.

Podstawa prawna

Wdrożenie do polskiego prawa we wrześniu 2007 r. Dyrektywy 2002/91/WE z dnia 16 grudnia 2002 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków w formie nowelizacji w ustawie Prawo Budowlane (Dz. U. 2007 nr 191 poz. 1373, art. 62) wprowadziło obowiązek okresowych kontroli i pomiarów oceny efektywności energetycznej kotłów. Od stycznia 2009 r. zapis art. 62 Prawa Budowlanego nakazuje właścicielom lub zarządcom obiektów budowlanych przeprowadzanie okresowej kontroli stanu technicznego kotłów z uwzględnieniem ich oceny efektywności energetycznej oraz wielkości w odniesieniu do potrzeb użytkowych:

  • co najmniej raz na 2 lata w przypadku kotłów opalanych nieodnawialnym paliwem ciekłym lub stałym o efektywnej nominalnej wydajności ponad 100 kW,
  • co najmniej raz na 4 lata w przypadku kotłów opalanych nieodnawialnym paliwem ciekłym lub stałym o efektywnej nominalnej wydajności od 20 do 100 kW oraz kotły opalane gazem.

Ponadto instalacje grzewcze z kotłami o efektywnej wydajności powyżej 20 kW, użytkowanymi co najmniej 15 lat (licząc od daty na tabliczce znamionowej kotła) powinny być poddawane jednorazowej kontroli całej instalacji obejmującej ocenę efektywności energetycznej i doboru wielkości kotła, ocenę parametrów instalacji oraz dostosowanie jej do funkcji, jaką ma spełniać. Kontrolę tę przeprowadza się w roku następnym po roku, w którym upłynęło 15 lat użytkowania kotła. Obowiązek jej zapewnienia spoczywa na właścicielu lub zarządcy obiektu budowlanego (poza właścicielami i zarządcami budynków mieszkalnych jednorodzinnych, a także obiektów budownictwa zagrodowego i letniskowego), a brak jego zastosowania podlega karze grzywny. Zakres kontroli obejmuje badanie wraz z opinią dotyczącą stanu technicznego kotła, ocenę jego sprawności i ocenę wielkości kotła w stosunku do potrzeb ogrzewczych budynku. Kontrola zakończona jest sporządzeniem protokołu zawierającego zalecenia i porady dla użytkowników na temat modyfikacji instalacji systemu grzewczego, wymiany kotła na bardziej efektywny lub innych rozwiązań alternatywnych wraz  z oceną ich zasadności ekonomicznej. Należy jednak pamiętać, że kontrolę powinny przeprowadzać osoby posiadające odpowiednie uprawnienia budowlane, a w przypadku kotłów gazowych posiadające również kwalifikacje dozoru nad urządzeniami, instalacjami i sieciami gazowymi.

Metodyka obliczeń…

Sprawność (efektywność) kotłów definiuje się jako stosunek energii użytecznej, czyli mocy cieplnej oddanej wodzie kotłowej do energii dostarczonej do urządzenia wyrażonej przez iloczyn ilości spalonego paliwa i jego wartości opałowej. Zależy ona od kilku czynników: jakości spalanego paliwa konstrukcji i regulacji kotła, zastosowanego wymiennika ciepła, izolacji termicznej urządzenia i czystości komory spalania.

W warunkach eksploatacyjnych nie jest możliwe przeprowadzenie pomiaru strumienia masy spalanego paliwa z dostateczną dokładnością, dlatego do wyznaczenia efektywności energetycznej stosuje się metodę pośrednią. Oszacowanie sprawności kotła polega na określeniu strat w procesie spalania gorących gazów i przekazywania ciepła w wymiennikach kotła. Wtedy sprawność można obliczyć jako:

ηk = 100 – Swylotowa – Sniezupełnego spalania – Sniecałkowitego spalania – Swłasna kotła [%],

gdzie:

  • Strata wylotowa (kominowa) to strata ciepła unoszonego do otoczenia wraz ze spalinami. Jest największa ze wszystkich strat, najczęściej przyjmuje wartości ok. 10% w zależności od temperatury spalin oraz współczynnika nadmiaru powietrza (zawartości tlenu w spalinach) i ma decydujący wpływ na sprawność kotła. Stratę tę określa się, wykorzystując wzór Siegerta na podstawie stężenia tlenu w gazach spalinowych oraz różnicy temperatury spalin i temperatury powietrza biorącego udział w spalaniu.
  • Strata niezupełnego spalania jest wynikiem niedopalenia gazowych składników palnych w spalinach. Strata wywołana jest obecnością w spalinach pewnych ilości produktów niezupełnego utleniania, głównie tlenku węgla oraz niedopalonych węglowodorów. Stratę w łatwy sposób można określić na podstawie wyników z pomiarów wielofunkcyjnym przyrządem pomiarowym przeznaczonym do oceny szczegółowych parametrów spalin, np. stężenia poszczególnych składników gazowych.
  • Strata niecałkowitego spalania powstaje w wyniku niedopalenia stałych substancji palnych w popiele i obecności w odpadach niespalonych cząstek paliwa.
  • Strata własna przez budowę kotła wynika z ciepła oddawanego do otoczenia na zasadzie promieniowania, konwekcji i przewodzenia z obudowy kotła. Strata ta jest zależna od przyjętych rozwiązań konstrukcyjnych i izolacji cieplnej kotła. Dla nowszych kotłów jej wartość jest bardzo mała – poniżej 1% energii dostarczonej, dla starszych z gorszą izolacją termiczną wartość może sięgać kilku procent i mierzy się ją na podstawie temperatury obudowy.

… i pomiarów

Pomiar w metodzie pośredniej oceny efektywności energetycznej ogranicza się do zmierzenia trzech (lub czterech) wielkości:

  • temperatury powietrza użytego w procesie spalania w °C,
  • temperatury spalin wydostających się przez komin w °C,
  • zawartości tlenu (lub dwutlenku węgla) w spalinach w %,
  • ilość skroplin odprowadzonych z kotła (w przypadku kotłów kondensacyjnych).

Wymagane pomiary można wykonać za pomocą jednego wielofunkcyjnego przenośnego przyrządu pomiarowego spełniającego wymagania normy PN-EN 50379 odnośnie budowy, działania i wymaganych wartości parametrów, jakie powinny spełniać analizatory spalin. Nowoczesne urządzenia pomiarowe służą do analizy zarówno paliw olejowych, jak i gazowych, a wyniki analizy pokazywane są na wyświetlaczu i drukowane za pomocą wbudowanej drukarki.

Podsumowanie

Kontrola efektywności energetycznej kotłów to konkretne korzyści i działania dążące do rozwiązań technicznych trafiających bezpośrednio w potrzeby klienta, zapewniając przy tym komfort w korzystaniu oraz oszczędności przy eksploatacji. Dzięki informacjom zawartym w protokole z badania efektywności łatwiej stwierdzić, jakie zmiany są potrzebne, by oszczędzić pieniądze. Ocena możliwości kotła jest punktem wyjściowym do realizacji projektów pozwalających na ograniczenie awaryjności urządzeń i instalacji, a co się z tym wiąże – wydłużenie ich żywotności.

Anna Szczęsna

Podstawa opracowania:

  • Ustawa z dnia 19 września 2007 r. o zmianie ustawy Prawo Budowlane (Dz. U. nr 191 poz. 1373).
  • Dyrektywa 2002/91/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 16 grudnia 2002 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków.
  • Dyrektywa Rady 92/42/EWG z dnia 21 maja 1992 r. w sprawie efektywności energetycznej nowych wodnych kotłów grzewczych opalanych paliwem ciekłym lub gazowym.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

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

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij