Kotły peletowe – sterowanie temperaturą ogrzewanych pomieszczeń

Kotły spalające pelety pod względem pracy palnika można podzielić na kotły z automatycznym samozapłonem oraz kotły uniemożliwiające samozapłon.
Kotły spalające pelety z automatycznym samozapłonem wyposażone są w element grzejny zainstalowany wewnątrz palnika, potocznie nazywany grzałką lub zapalarką, oraz odseparowany układ spalania (palnika), a także układ podawania paliwa z zasobnika. Przykładem separatorów mogą być wszelkiego rodzaju mechaniczne śluzy, stosowanie dwóch odrębnych podajników ślimakowych (podajnika paliwa i podajnika palnika) połączonych topliwą rurą (potocznie nazywaną rurą bezpieczeństwa lub po prostu rurą spiro) i inne. Kotły z typowymi palnikami peletowymi z samozapłonem są zwykle urządzeniami przeznaczonymi głównie do spalania biomasy.

Bez zapalarki

Kotły/palniki niewyposażone w zapalarkę nie mają możliwości automatycznego uruchamiania, a także wygaszania palnika w dowolnym momencie pracy kotła. Należą do nich między innymi kotły z palnikiem retortowym lub rynnowym, które umożliwiają spalanie peletu jako dodatkowego paliwa. Najczęściej palniki te przystosowane są jednak do spalania różnych paliw, w tym ekogroszku, groszku węgla brunatnego, peletu oraz agropeletu, podobnych paliw. Zaletą tych kotłów jest możliwość stosowania wielu rodzajów paliw spalanych z określonym rezultatem w zależności od zastosowanego paliwa. Wadą tych konstrukcji jest stale utrzymywane rozpalone w trybie podtrzymania palenisko (palnik). Palnik utrzymuje stan podtrzymania nawet wtedy, gdy nie ma zapotrzebowania na produkcję ciepła. Podtrzymanie palnika, nazywane również dozorem, przytłumieniem lub uśpieniem, oznacza, iż podczas postoju palnika (braku sygnału do nagrzewania kotła) na palniku utrzymywany jest żar, który w momencie przejście w tryb grzania pełni funkcję zapalarki paliwa. Aby utrzymać żar, należy okresowo doprowadzić niewielką ilość świeżego paliwa oraz wzniecić ogień z wykorzystaniem pracy wentylatora nadmuchowego lub wyciągowego (w zależności od konstrukcji kotła) przez czas kilkunastu sekund pracy. Dodatkowo kotły bez samozapłonu najczęściej utrzymują określoną przez producenta kotła temperaturę wody kotłowej, zwykle powyżej 50ºC, a nawet > 60ºC. Dzieje się tak nawet wtedy, kiedy w trybie grzana jest tylko i wyłącznie ciepła woda użytkowa, gdy zasobnik ciepła jest naładowany (nagrzany), a przez większość dnia nie ma odbioru podgrzanej w zasobniku wody.

Automatyczne rozpalanie

Kotły typowo peletowe, charakteryzujące się specjalnie skonstruowanym palnikiem peletowym, umożliwiają automatyczne rozpalanie oraz wygaszanie palnika w dowolnym momencie. W sezonie palnik taki może uruchamiać się nawet od kilkunastu do kilkudziesięciu razy w ciągu doby. Oznacza to, że palnik np. 20 razy się uruchomi (rozpali) oraz wyłączy (wygasi całkowicie palenisko) w ciągu jednej doby. Nadmienić należy, iż nic w tym złego. W trybie „lato” palnik peletowy rozpali się tylko wtedy, kiedy zaistnieje potrzeba podgrzania/dogrzania ciepłej wody użytkowej w zasobniku. Poza tym okresem kocioł będzie całkowicie wygaszony, a temperatura kotła może obniżyć się do niskich wartości, co jest korzystne tym bardziej w chwili, gdy podgrzew wody realizowany jest tylko w określonych godzinach, strefach czasowych, np. 16:00-24:00. W pozostałym czasie kocioł jest całkowicie wyłączony z eksploatacji. Kocioł peletowy z palnikiem umożliwiającym samozapłon oraz samowygaszanie przypomina w pewnym stopniu pracę kotła gazowego. Dla obu porównywanych kotłów realizowana jest także płynna modulacja mocy palnika. Przy czym kocioł peletowy należy zasilić okresowo, co kilka dni w paliwo oraz co kilka tygodni należy opróżnić popielnik ze zgromadzonego w nim popiołu. Sprawność kotłów typowo peletowych (z palnikami wyposażonymi w samozapłon oraz samowygaszanie paliwa) jest też zwykle wyższa w porównaniu do kotłów retortowych lub rynnowych umożliwiających również spalanie peletu.

Korzyści

Możliwości, jakie daje dodatkowo fakt samozapłonu oraz samowygaszania palnika peletowego, powinny być jeszcze bardziej wykorzystane podczas projektowania, montażu oraz eksploatowania instalacji systemu grzewczego wyposażonego w urządzenia regulujące temperaturą odbiorników ciepła. Korzyści szczególnie odczuwalne są podczas eksploatacji kotłów w okresach przejściowych, jak wiosna oraz jesień, a także podczas podgrzewania tylko i wyłącznie wody użytkowej. Praca kotła w okresach przejściowych w ciągu doby dzieli się najczęściej na dwa okresy: okres zapotrzebowania na ciepło (noc), czyli pracę kotła, oraz okres, w którym budynek jest wygrzany, a dodatkowe ciepło generowane przy pracy kotła jest niepotrzebne (dzień).

Jak sterować?

Aby kocioł peletowy regulował temperaturą instalacji grzewczej w zależności od zapotrzebowania na ciepło, zastosować można sterowanie pompą obiegową na zasadzie pracy przerywanej (mało efektywny proces) lub dla uzyskania płynnego, zalecanego, sterowania stosuje się zawór mieszający. W przypadku grzejników stosuje się zawory mieszające czterodrogowe, spełniające dodatkowo funkcję ochrony kotła przed korozją niskotemperaturową. Do regulacji temperaturą obiegu podłogowego najczęściej stosuje się zawór mieszający trójdrożny, który pełni funkcję tylko i wyłącznie regulacji temperatury czynnika grzewczego. Zawory te mogą być sterowane ręcznie lub automatycznie. Stosowanie zaworów mieszających pozwala na utrzymywanie zalecanej, a w wielu przypadkach także wymaganej, minimalnej temperatury pracy kotła przy znacznie niższej temperaturze instalacji grzewczej, czyli czynnika grzewczego wypływającego z zaworu mieszającego. Przykładowo przy zastosowaniu zaworu mieszającego uzyskać można temperaturę kotła 60ºC oraz jednocześnie temperaturę czynnika grzewczego instalacji w zakresie 30-60ºC w zależności od stopnia ustawienia zaworu mieszającego. Do automatycznej pracy regulacji temperatury instalacji w zależności od wartości zewnętrznej temperatury zalecana jest praca w trybie pogodowym oparta na pomiarze temperatury zewnętrznej oraz doborze odpowiedniej charakterystycznej dla budynku krzywej grzewczej. Do automatycznej zmiany temperatury czynnika wypływającego z zaworu mieszającego stosowany jest napęd elektryczny zaworu mieszającego sterowanego poprzez regulator pracy kotła. Jeżeli regulator pracy kotła nie umożliwia takiej pracy, należy zastosować dodatkowy regulator pracy zaworu mieszającego, który jest wyposażony w czujnik temperatury zewnętrznej oraz tryb pracy pogodowej. Tak skonfigurowany układ, niezależnie od okresu w ciągu roku, pozwala na utrzymanie przybliżonej stałej temperatury panującej w pomieszczeniu. Dla dokładnej regulacji oraz utrzymania zadanej/żądanej przez użytkownika temperatury panującej wewnątrz budynku można wykorzystać dowolny termostat pomieszczeniowy sterowany z poziomu regulatora pracy kotła. Termostat może być przewodowy lub bezprzewodowy radiowy. Zadaniem termostatu w opisanej instalacji z zaworem mieszającym oraz siłownikiem jest wysyłanie sygnału do kotła w chwili, kiedy temperatura wewnętrzna budynku będzie osiągnięta zgodnie z tym, co ustawił wcześniej użytkownik. W tym momencie zawór mieszający dodatkowo przymyka się, ograniczając temperaturę czynnika grzewczego, która zasila odbiorniki (grzejniki, instalacja podłogowa). Obniżenie temperatury wylotowej poprzez zawór mieszający ma miejsce również przy pracy kotła w trybie pogodowym. Dzięki temu termostat pomieszczeniowy pozwala skorygować temperaturę zasilania odbiorników oraz ogranicza nadmierny wzrostu temperatury wywołany nieumiejętnym doborem krzywej grzewczej, wzrostem temperatury pomieszczenia wskutek promieniowania słonecznego czy obecności kilku dodatkowych osób w pomieszczeniu. Po spadku temperatury wewnątrz budynku termostat pomieszczeniowy wysyła sygnał do kotła o potrzebie grzania, czemu towarzyszy podniesienie temperatury czynnika grzewczego, automatyczne otwarcie zaworu mieszającego oraz dogrzanie budynku. Praca z czujnikiem zewnętrznym w trybie pogodowym oraz zaworem mieszającym z siłownikiem w niektórych regulatorach pracy kotła dodatkowo może być wykorzystana podczas automatycznego wyboru/zmiany trybu pracy, np. tryb Zima (grzanie centralnego ogrzewania oraz zbiornika c.w.u.) oraz tryb Lato (podgrzew tylko c.w.u.). Po przekroczeniu ustawionej na regulatorze pracy kotła temperatury zewnętrznej, np. 16oC, kocioł przełącza się w tryb grzania tylko c.w.u. Obieg lub obiegi grzewcze zostają wyłączone, a zawory mieszające z siłownikiem automatycznie zamknięte przy jednoczesnym wyłączeniu pracy pomp obiegowych. Kotły peletowe umożliwiające samozapłon oraz samowygaszanie mogą całkowicie wyłączyć się z eksploatacji, a minimalna temperatura kotła nie będzie utrzymywana, co ma miejsce podczas eksploatacji kotłów retortowych lub rynnowych. Kocioł będzie się wychładzał aż do momentu, kiedy zaistnieje sytuacja podgrzewu obiegu ciepłej wody użytkowej lub instalacji grzewczej (grzejniki, podłogówka itp.). Dodatkowo kotły peletowe mogą być wyposażone w regulator pracy kotła z opcją stref czasowych podgrzewu c.w.u. Oznacza to, że w trybie grzania tylko wody użytkowej kocioł będzie pracował w tych okresach czasu, które zostały ustawione przez użytkownika. Jeżeli użytkownik ustawi program czasowy, np. od godz. 17:00 do 21:00, kocioł poza tymi godzinami będzie całkowicie wyłączony z eksploatacji, ponownie uruchomi się kolejnego dnia o ustawionej godzinowo porze, czyli o godz. 17:00.

Niskie zużycie

Tak eksploatowany kocioł peletowy z wykorzystaniem zaworów mieszających z siłownikami oraz systemem pogodowym i termostatem pomieszczeniowym (lub kilkoma) pozwala na sezonowe zużycie peletu wraz z ciepłą wodą użytkową w ilości < 3000 kg dla budynku ok. 120 m2. Stosując strefy czasowe ciepłej wody użytkowej w trybie Lato (grzanie tylko c.w.u.), miesięczny koszt podgrzewu wody wynosi 65 zł w instalacji wyposażonej w 100 l zbiornik dla 3 mieszkańców.
Stosowanie zaworów mieszających napędzanych automatycznie przez siłowniki oraz praca w systemie pogodowym wyposażonym dodatkowo w termostat pomieszczeniowy zwiększają komfort użytkowania kotła, obniżają zużycie opału oraz pozytywnie wpływają na ochronę środowiska. Przedstawiony system automatyki może być również stosowany w kotłach opalanych peletami lub ekogroszkiem, w tym w kotłach retortowych lub rynnowych (z pominięciem faktu automatycznego zapłonu oraz wygaszania palnika).
Marcin Foit

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