Kotłownia na paliwo stałe – wymagania

Jeszcze kilka miesięcy temu wydawało się, że kotły na paliwo stałe będą powoli odchodzić w zapomnienie. Z jednej strony nie można było się temu dziwić. W końcu urządzenia takie bardzo często zwiększają ilość zanieczyszczeń krążących w powietrzu atmosferycznym. Jednak z drugiej strony, wciąż rosnące ceny gazu czy energii elektrycznej powodują, że kotły te przeżywają obecnie drugą młodość. Dlatego też chciałbym, abyśmy w tym artykule powiedzieli sobie o kilku wymaganiach, jakie powinna spełniać kotłownia na paliwo stałe.

Ale zanim jeszcze do tego przejdziemy to chciałbym, abyśmy najpierw coś sobie wyjaśnili. Faktem jest, że używane w gospodarstwach domowych kotły na paliwo stałe, były w ostatnich latach jednym z głównych źródeł zanieczyszczeń powietrza. Bardzo dokładnie mówią o tym badania przeprowadzone przez Główny Instytut Ochrony Środowiska. Ale jednocześnie nie jest prawdą stwierdzenie, że każdy kocioł na paliwo stałe przyczynia się do zwiększenia takich zanieczyszczeń. Dlaczego? Ponieważ prawdziwym problem nie jest tak naprawdę używanie kotłów na paliwo stałe. Prawdziwym problemem jest używanie słabej jakości paliwa, przestarzałego pieca czy też jego nieodpowiednia obsługa…

Prawidłowa eksploatacja kotła na paliwo stałe, może nie tylko przyczynić się do poprawy jakości powietrza zewnętrznego, ale również zwiększyć jego efektywność. Co więcej, odpowiednie użytkowanie takiego pieca może też znacznie obniżyć koszty ogrzewania danego budynku. Zwłaszcza w obecnych czasach, gdzie mamy do czynienia z galopującymi w górę cenami gazu i energii elektrycznej. W związku z powyższym, czy mając te wszystkie fakty na uwadze, rzeczywiście powinniśmy zapominać o kotłach na paliwo stałe?

Jakie przepisy powinna spełniać kotłownia na paliwo stałe?

Projektując instalację grzewczą zasilaną kotłem na paliwo stałe, musimy naturalnie pamiętać o kilku wymaganiach, jakie bezwzględnie powinniśmy spełnić. Wymagania te dotyczą nie tylko samej instalacji, ale również i pomieszczenia z kotłem. I chyba Cię tutaj nie zaskoczę jeśli dodam, że większość z tych wymagań znajduje się oczywiście nie gdzie indziej, jak w dobrze nam już znanych Warunkach Technicznych. 🙂

§ 136. 1. Pomieszczenia przeznaczone do instalowania kotłów na paliwo stałe i pomieszczenia składu paliwa i żużlowni oraz pomieszczenia przeznaczone do instalowania kotłów na olej opałowy i pomieszczenia magazynu oleju opałowego powinny odpowiadać przepisom rozporządzenia, w tym określonym w § 220 ust. 1.

Ale to oczywiście nie wszystko. W kolejnych ustępach paragrafu 136, Warunki Techniczne wspominają coś jeszcze. Wspominają one, że kotłownie na paliwo stałe powinny dodatkowo odpowiadać wymaganiom zawartym w jednej z polskich norm. Ale o jaką normę konkretnie tutaj chodzi? Oczywiście chodzi o normę PN-B-02411:1987: Ogrzewnictwo – Kotłownie wbudowane na paliwo stałe – Wymagania, która posiada aktualnie status normy wycofanej…

I w tym właśnie momencie dochodzimy do jednego z bardzo ważnych pytań, przed którym, wcześniej czy później stanie każdy Projektant. Czy tak naprawdę możemy korzystać z przepisów, znajdujących się wewnątrz wycofanej normy, tak jak miałoby to miejsce dokładnie w tym przypadku? Być może Cię teraz zaskoczę, ale Polski Komitet Normalizacyjny przewidział ten dylemat i wydał w tej sprawie odpowiedni komunikat. A jeśli tylko jesteś nim zainteresowany, to znajdziesz go tutaj.

Zakładam, że po przeczytaniu powyższego oświadczenia, zdajesz sobie już sprawę, że korzystanie z norm wycofanych jest jak najbardziej dozwolone. Niemniej jednak, korzystając z okazji, chciałbym tutaj dodać coś jeszcze. Chciałbym wspomnieć, że stosowanie norm wycofanych w poszczególnych zakresach jest nawet konieczne, pod warunkiem, że zostały one przywołane przez Warunki Techniczne. A część normy dotyczącej wymagań dla kotłowni wbudowanych na paliwo stałe, została przez to Rozporządzenie oczywiście przywołana, o czym mówi jego załącznik nr 1.

Gdzie powinna się znajdować kotłownia na paliwo stałe?

Skoro już wiemy, gdzie znajdują się najważniejsze wymagania dotyczące kotłowni wbudowanych na paliwo stałe, przejdźmy dalej. Pozwól, że odpowiemy sobie teraz na pytanie, gdzie konkretnie może znajdować się takie pomieszczenie? Jednak odpowiedź na to pytanie będzie już uzależniona od mocy znamionowych zainstalowanych kotłów…

Przywołana powyżej polska norma rozdziela kotłownie wbudowane na paliwo stałe na pomieszczenia, w których znajdują się piece o mocy do 25 kW oraz powyżej 25 kW, ale nie większej niż 2 MW. I oczywiście tak jak łatwo możesz się domyślić, w zależności od tej mocy, pomieszczenia takie powinny posiadać nieco inne wymagania.

Kotłownia o mocy cieplnej do 25 kW powinna być zlokalizowana w piwnicach lub na poziomie pomieszczeń ogrzewanych. Norma PN-B-02411 z 1987 roku zaznacza to bardzo wyraźnie. Co więcej, wymóg ten w paragrafie 136 ust. 2 potwierdzają dodatkowo Warunki Techniczne. Ale to jeszcze nie wszystko. Wyżej wymienione Rozporządzenie, w tym samym paragrafie dodaje, że kotłownia taka powinna się jeszcze znajdować w wydzielonym pomieszczeniu technicznym.

A co w przypadku lokalizacji pomieszczenia z kotłami na paliwo stałe o mocy znamionowej przekraczającej 25 kW, ale nie większej niż 2 MW? Niestety, ale polska norma nie mówi nam zbyt wiele na ten temat, w przeciwieństwie do Warunków Technicznych… W paragrafie 136 ust. 3, Rozporządzenie określa, że kotłownia taka powinna również stanowić wydzielone pomieszczenie techniczne, znajdujące się na kondygnacji podziemnej lub też na poziomie terenu.

Być może zastanawiasz się jeszcze co w sytuacji, kiedy kotłownia na paliwo stałe posiadałaby moc znamionową przekraczającą 2 MW. Niestety, ale tak jak już wspomniałem, norma PN-B-02411 nie określa wymagań dla tego rodzaju obiektów. Niemniej jednak, wymagania te zostały po części zawarte w Warunkach Technicznych, a konkretnie w paragrafie 136 ust. 6. Zgodnie z tym przepisem, takiego rodzaju pomieszczenia powinny być zlokalizowane w budynkach wolnostojących, przeznaczonych w całości na kotłownie.

Jaką wysokość powinna posiadać kotłownia na paliwo stałe?

Kolejnym parametrem, o którym powinniśmy pamiętać projektując kotłownie na paliwo stałe jest wysokość pomieszczenia. I tutaj sytuacja wygląda już nieco bardziej interesująco… Dlaczego? Ponieważ polska norma PN-B-02411 nie określa konkretnej wartości dla tego parametru, w przypadku kotłowni o mocy do 25 kW…

Zgodnie z tą normą, wysokość takiego pomieszczenia musi zapewniać możliwość czyszczenia kotłów oraz powinna być równa wysokości pozostałych pomieszczeń na danej kondygnacji. Zatem czy zgodnie z powyższym zapisem, kotłownia posiadająca wysokość 1,9 m spełniałaby przywołany przepis? Być może Cię teraz zaskoczę, ale nie do końca… 🙂

Nie bez powodu wspomniałem wcześniej, że kotłownia na paliwo stałe o mocy do 25 kW może być zlokalizowana w wydzielonym pomieszczeniu technicznym. Ale dlaczego informacja ta jest tak ważna? Ponieważ zgodnie z paragrafem 97 ust. 1 Warunków Technicznych, wysokość pomieszczeń technicznych nie powinna być mniejsza niż 2 metry. W związku z powyższym, czy można założyć, że wysokość takiej kotłowni nie może być mniejsza od tej wartości? Moim zdaniem tak, chociaż osobiście wolę, kiedy wysokość takiego pomieszczenia wynosi co najmniej 2,5 m. No i dodatkowo muszę Ci tutaj wspomnieć o czymś jeszcze.

Popatrzmy na to wszystko nieco szerzej… Zgodnie z paragrafem 72 ust. 1 Warunków Technicznych, pomieszczenia przeznaczone na czasowy pobyt ludzi, w których występują czynniki szkodliwe dla zdrowia, nie powinny posiadać wysokości mniejszej niż 2,5 m. Zatem czy kotłownia na paliwo stałe również nie powinna posiadać wysokości minimalnej na poziomie właśnie tych 2,5 m? Ale czy w kotłowni naprawdę spędza się co najmniej dwie godziny dziennie, co definiuje pomieszczenia przeznaczone na czasowy pobyt ludzi? No właśnie…

Przejdźmy teraz do kotłowni na paliwo stałe o mocy powyżej 25 kW. Zgodnie z polską normą, zakładając zasyp paliwa z przodu kotła, wysokość takiego pomieszczenia powinna wynosić co najmniej 2,5 m, ale jednocześnie nie powinna być mniejsza od podwójnej wysokości samego kotła. Natomiast w przypadku zasypu paliwa od góry urządzenia, wysokość pomiędzy stropem, a górną częścią kotła, pomostem nad piecem, spodem podciągów lub przewodami instalacyjnymi nie może być mniejsza niż 2 m.

Jaką wentylację powinna posiadać kotłownia na paliwo stałe?

Przejdźmy teraz do tematu związanego z wentylacją kotłowni na paliwo stałe. A zapewnienie prawidłowej wentylacji w takim pomieszczeniu jest tematem bardzo ważnym, o ile nawet nie najważniejszym. Dlaczego? Ponieważ odpowiednia wentylacja kotłowni nie tylko gwarantuje prawidłową pracę urządzeń, ale przede wszystkim zapewnia nam bezpieczeństwo.

Oczywiście wymóg zapewnienia odpowiedniej wentylacji dla kotłowni został bardzo jasno określony w obowiązujących przepisach. I mam tutaj na myśli zarówno polską normę PN-B-02411 jak też i Warunki Techniczne, a konkretnie paragraf 136 ust. 11 tego Rozporządzenia.

§ 136. 11. W pomieszczeniu, w którym zainstalowane są kotły na paliwo stałe lub olej opałowy, powinien być zapewniony nawiew niezbędnego strumienia powietrza dla prawidłowej pracy kotłów z mocą cieplną nominalną, a także nawiew i wywiew powietrza dla wentylacji kotłowni.

Zatem skoro już wiemy, że kotłownia na paliwo stałe bezwzględnie musi posiadać odpowiednio zaprojektowaną wentylację, przyszedł teraz czas, abyśmy odpowiedzieli sobie na pytanie, jak ta wentylacja powinna wyglądać. Ale czy naprawdę muszę po raz kolejny dodawać, że będzie ona zależna od zamontowanych w takim pomieszczeniu urządzeń? 🙂

Jaką wentylację powinna posiadać kotłownia na paliwo stałe o mocy cieplnej do 25 kW?

Zgodnie z polską normą, kotłownia o mocy do 25 kW powinna posiadać niezamykalny kanał nawiewny o przekroju poprzecznym na poziomie co najmniej 200 cm². Dodatkowo kanał ten powinien być kanałem typu Z, wykonanym z materiałów niepalnych, z wylotem powietrza umieszczonym na wysokości ok. 30 cm licząc od poziomu posadzki. Jednak o tym już polska norma niestety nie wspomina…

Z kolei wywiew powietrza z takiego pomieszczenia, powinien się odbywać przy pomocy niepalnego przewodu o wymiarach nie mniejszych niż 14 x 14 cm, z kratką wentylacyjną umieszczoną pod stropem kotłowni. Oczywiście przewód ten powinien być wyprowadzony ponad połać dachową budynku i zakończony wyrzutnią powietrza.

Zarówno przewód nawiewny jak też i wywiewny, o których mowa powyżej, nie mogą posiadać jakichkolwiek urządzeń, umożliwiających zamknięcie lub zmniejszenie wolnej przestrzeni, przez którą przepływa powietrze wentylacyjne. A co więcej, stosowanie wentylacji mechanicznej w takiego rodzaju pomieszczeniach jest również surowo zabronione.

Jaką wentylację powinna posiadać kotłownia na paliwo stałe o mocy cieplnej powyżej 25 kW?

Naturalnie kotłownia na paliwo stałe o mocy cieplnej przekraczającej 25 kW posiada już nieco inne wymagania w zakresie wentylacji. Wymagania polskiej normy określają, że pomieszczenie takie powinno posiadać kanał nawiewny, wykonany z materiałów niepalnych, o przekroju nie mniejszym niż połowa powierzchni komina, ale jednocześnie nie mniej niż 20 x 20 cm. Kanał ten powinien być również kanałem typu Z, z wylotem powietrza umieszczonym nie wyżej niż w odległości 1 metra licząc od poziomu posadzki.

Co więcej, wyżej wymieniony przewód powinien się znajdować w tylnej części kotłowni oraz z dala od stanowiska palacza. Natomiast przewód ten, w przeciwieństwie do kotłowni o mocy cieplnej do 25 kW, powinien być wyposażony w urządzenie do regulacji przepływu powietrza. Urządzenie to powinno umożliwiać zmniejszenie przekroju poprzecznego kanału o nie więcej niż 20%.

Natomiast jeśli chodzi o wywiew powietrza z kotłowni to powinien się on odbywać przy pomocy przewodu o przekroju nie mniejszym niż 25% powierzchni komina, ale jednocześnie nie mniej niż 14 x 14 cm, z kratką wentylacyjną umieszczoną pod stropem pomieszczenia. Oczywiście przewód ten powinien być również wykonany z materiałów niepalnych oraz wyprowadzony ponad połać dachową budynku i zakończony wyrzutnią powietrza. W przypadku kanału wywiewnego, montaż jakichkolwiek urządzeń, pozwalających na ograniczenie wolnej przestrzeni, przez którą przepływa powietrze wentylacyjne jest zabronione.

Ale na tym jeszcze temat związany z wentylacją kotłowni o mocy cieplnej przekraczającej 25 kW się nie kończy. Pamiętasz jak Ci mówiłem, że stosowanie wentylacji mechanicznej w przypadku pomieszczeń z kotłami o mocy do 25 kW jest zabronione? W tej sytuacji również, ale tylko i wyłącznie w przypadku stosowania komina z ciągiem grawitacyjnym. Czyli innymi słowy, w przypadku kotłowni wyposażonej w komin, w którym odpowiednie ciśnienie zapewnia wentylator, stosowanie wentylacji mechanicznej jest jak najbardziej dozwolone. Zaskoczony? 🙂

Czy kotłownia na paliwo stałe może posiadać wentylację mechaniczną?

No właśnie, czy kotłownia na paliwo stałe może posiadać wentylację mechaniczną? Tak jak Ci powiedziałem przed momentem, jest to dozwolone o ile zastosowano komin z ciągiem mechanicznym. Czyli innymi słowy przewód dymowy, w którym odprowadzenie spalin odbywa się nie przy pomocy ciągu grawitacyjnego, ale ciśnienia, wytwarzanego przez odpowiedni wentylator. Oczywiście zapis ten znajduje się nie tylko polskiej normie, ale również w Warunkach Technicznych.

§ 150. 9. W pomieszczeniu z paleniskami na paliwo stałe, płynne lub z urządzeniami gazowymi pobierającymi powietrze do spalania z pomieszczenia i z grawitacyjnym odprowadzeniem spalin przewodem od urządzenia stosowanie mechanicznej wentylacji wyciągowej jest zabronione.

Zatem tak jak widzisz, w niektórych przypadkach, zaprojektowanie wentylacji mechanicznej w kotłowni na paliwo stałe jest jak najbardziej dozwolone. Jednak nie ma co ukrywać, że dotyczy to przede wszystkim większych obiektów, a nie małych kotłowni znajdujących się np. w budynkach mieszkalnych jednorodzinnych.

Warto też wiedzieć, dlaczego nie można stosować wentylacji mechanicznej w przypadku wykorzystania kotłów o ciągu naturalnym. A nie można tego robić co najmniej z dwóch powodów. Po pierwsze, jeśli tylko znajdujący się w instalacji wentylator zostałby uszkodzony, wówczas niesprawna wentylacja mechaniczna mogłaby spowodować cofanie się spalin do wnętrza pomieszczenia. A po drugie, w przypadku rozruchu kotła o ciągu naturalnym, zwiększony poziom zapylenia wewnątrz kotłowni mógłby bardzo łatwo uszkodzić ten sam wentylator. I dlatego właśnie stosowanie wentylacji mechanicznej w takim przypadku jest zabronione.

Ale dlaczego w niektórych sytuacjach, mimo wszystko warto projektować wentylację mechaniczną wewnątrz kotłowni na paliwo stałe? Ano dlatego, że w przypadku dużych kotłowni, zapewnienie odpowiedniej jakości powietrza wewnątrz pomieszczenia jak też i odpowiedniej pracy samych urządzeń, w przypadku wentylacji grawitacyjnej może się okazać bardzo trudne lub wręcz niemożliwe. Dlatego też jedynym z rozwiązań takiego problemu jest wykorzystanie właśnie wentylacji mechanicznej.

Dlaczego odpowiednia wentylacja kotłowni na paliwo stałe jest tak ważna?

Zaprojektowanie odpowiedniej wentylacji dla kotłowni na paliwo stałe nie tylko jest konieczne, ale wręcz wymagane. Powiedziałem Ci wcześniej, że prawidłowa wentylacja takiego pomieszczenia nie tylko gwarantuje odpowiednią pracę urządzeń, ale przede wszystkim zapewnia nam bezpieczeństwo. Ale co konkretnie miałem na myśli?

Tak jak wiesz, kocioł na paliwo stałe potrzebuje odpowiedniej ilości powietrza zewnętrznego, które jest bogate w tlen, niezbędny do procesu spalania. W związku z powyższym, dostarczenie zbyt małej ilości takiego powietrza może zakłócić ten proces oraz spowodować tzw. spalanie niepełne. Oczywiście w rezultacie takiego zjawiska, nie tylko obniży się sprawność urządzenia, ale przede wszystkim będzie powstawać tlenek węgla. A czy muszę dodawać jak bardzo jest on dla nas niebezpieczny?

Co więcej, dostarczenie niewystarczającej ilości powietrza zewnętrznego do paleniska, może powodować jeszcze inne problemy. W przypadku zbyt małej ilości powietrza bogatego w tlen, kocioł na paliwo stałe może mieć problemy z osiągnięciem wymaganej temperatury w palenisku. W rezultacie może dojść do kondensacji wewnątrz urządzenia i trwałego uszkodzenia kotła.

Oczywiście nieodpowiednio zaprojektowany wywiew powietrza z pomieszczenia kotłowni również może posiadać swoje przykre konsekwencje. Zauważ, że w takim przypadku większość zanieczyszczeń, w tym szkodliwych dla nas gazów, nie będzie usuwana na zewnątrz. W takim przypadku, wszystkie te zanieczyszczenia jak i gazy będą przez cały czas pozostawać w kotłowni. W rezultacie oddychanie tak zanieczyszczonym powietrzem może oczywiście doprowadzić do zatrucia. Ale to niestety nie wszystko. Mocno zanieczyszczone powietrze wewnątrz kotłowni na paliwo stałe może równie dobrze doprowadzić do eksplozji…

Jak określić niezbędny strumień powietrza wentylacyjnego potrzebny dla prawidłowej pracy kotłów na paliwo stałe?

Kiedy już wiesz, dlaczego zapewnienie niezbędnej ilości powietrza wentylacyjnego dla kotłowni na paliwo stałe jest tak ważne możemy przejść dalej. Tak jak pamiętasz, zgodnie z paragrafem 136 ust. 11 Warunków Technicznych, projektując kotłownie na paliwo stałe, powinniśmy zadbać o dostarczenie do środka pomieszczenia odpowiedniej ilości powietrza zewnętrznego. Dzięki temu, kotły będą mogły pracować nie tylko prawidłowo, ale przede wszystkim bezpiecznie. Zatem spróbujmy sobie teraz odpowiedzieć na pytanie, jak w ogóle określić taki strumień powietrza wentylacyjnego.

Od razu muszę Ci zaznaczyć, że temat ten nie jest wcale taki prosty. Tak naprawdę strumień takiego powietrza zależy od kilku czynników. Nie bez znaczenia jest tutaj chwilowe zapotrzebowanie na moc cieplną danego obiektu, czy też warunki zewnętrzne. Niemniej jednak, bez najmniejszych wątpliwości, największą rolę odgrywa samo paliwo, które jest wykorzystywane do spalania. I mam tutaj na myśli zarówno rodzaj takiego paliwa, jak też i jego skład.

W związku z powyższym, na potrzeby naszych obliczeń, przyjmijmy sobie najpierw pewne założenia. Przyjmijmy, że określimy wymagany strumień powietrza wentylacyjnego, jaki jest niezbędny do spalenia węgla kamiennego. Paliwa, w którego skład wchodzą przede wszystkim takie pierwiastki jak węgiel, wodór, siarka czy tlen. Dodajmy jeszcze, że węgiel będzie stanowił 64,8% jego składu, wodór 2,9%, siarka 0,7%, a tlen 7,2%.

Ale to jeszcze nie koniec naszych założeń… Naturalnie abyśmy mogli przejść do dalszych obliczeń, musimy jeszcze znać dwa, inne parametry. Musimy wiedzieć jaka będzie wartość opałowa rozpatrywanego węgla kamiennego oraz ile będzie wynosić zapotrzebowanie na ciepło dla naszego obiektu. W związku z powyższym przyjmijmy, że wartość opałowa tego paliwa będzie równa 7,3 kWh/kg, a godzinowe zapotrzebowanie na ciepło dla budynku będzie wynosić 297 kW. I dopiero teraz, kiedy znamy już te dane, możemy przejść dalej.

Jak określić niezbędną ilość tlenu, potrzebną do spalenia pierwiastku węgla?

Tak jak na pewno pamiętasz, najważniejszym pierwiastkiem w procesie spalania jest tlen. To właśnie tlen podtrzymuje cały ten proces i bez jego udziału nie ma mowy o jakimkolwiek spalaniu. Dlatego też musimy sobie najpierw określić niezbędną ilość tlenu do spalania każdego z pierwiastków znajdujących się w naszym paliwie z osobna.

Zacznijmy od węgla. Tak jak na pewno pamiętasz z lekcji chemii, węgiel w połączeniu z tlenem tworzy dwutlenek węgla. Oczywiście reakcję tą można zapisać w bardzo prosty sposób.

   

Kiedy to już wiemy, w kolejnym kroku musimy sobie przypomnieć tablicę Mendelejewa. 🙂 Dlaczego jest to takie ważne? Ponieważ to właśnie tam znajduje się informacja o masie atomowej poszczególnych pierwiastków, którą za chwilę wykorzystamy. Ale po kolei… Oczywiście na podstawie wyżej wymienionej tablicy możemy odczytać, że masa atomowa węgla wynosi 12,001 u, a tlenu 15,999 u. I dopiero teraz, spróbujmy sobie obliczyć ile dokładnie tlenu jest niezbędne do przeprowadzenia wyżej wymienionej reakcji.

   

   

   

Zatem tak jak widzisz powyżej, aby można było spalić 1 kg węgla potrzeba około 2,67 kg tlenu. W związku z powyższym, kiedy wiemy już jak określić niezbędną ilość tlenu, potrzebną do spalenia konkretnego pierwiastka możemy przejść dalej i określić sobie tą samą wartość, ale już dla pozostałych pierwiastków wchodzących w skład węgla kamiennego.

Jak określić niezbędną ilość tlenu, potrzebną do spalenia wodoru oraz siarki?

Zgodnie z naszymi wcześniejszymi założeniami, w skład węgla kamiennego, oprócz samego węgla wchodzą jeszcze wodór, siarka oraz tlen. Naturalnie nie są to wszystkie pierwiastki jakie zawiera węgiel kamienny, ale pozwól, że na potrzeby tego przykładu, pozostałe sobie pominiemy. Co więcej, sam tlen naturalnie podtrzymuje proces palenia, dlatego też musimy się teraz zająć tylko i wyłącznie wodorem oraz siarką.

I zacznijmy od wodoru oraz po raz kolejny cofnijmy się na lekcję chemii. Dlaczego? Ponieważ tak jak i poprzednio, najpierw musimy sobie przypomnieć reakcję jaka zachodzi pomiędzy wodorem i tlenem. Dzięki temu, w kolejnym kroku będziemy mogli określić ile tlenu jest niezbędne do spalenia 1 kg wodoru, którego masa atomowa wynosi 1,008 u.

   

   

   

   

I teraz tak samo jak w poprzednim przypadku możemy odczytać, że do spalenia 1 kg wodoru potrzeba około 7,94 kg tlenu. W związku z powyższym przyszedł teraz czas, abyśmy zajęli się reakcją tlenu z siarką, której masa atomowa wynosi 32,066 u.

   

   

   

   

Zatem tak jak widzisz, na podstawie powyższych obliczeń, posiadamy już wszystkie, niezbędne dane, abyśmy mogli przejść dalej. W tym momencie wiemy, że do spalenia 1 kg węgla potrzeba nam 2,67 kg tlenu, 1 kg wodoru potrzebujemy 7,94 kg tlenu, a 1 kg siarki niezbędny jest 1 kg tlenu.

Jak określić niezbędną ilość tlenu do spalenia węgla kamiennego?

Przyszedł teraz czas, abyśmy przeszli o krok dalej i spróbowali określić potrzebną ilość tlenu do spalenia naszego paliwa. Jednak zanim to zrobimy to przypomnijmy sobie jeszcze jaki jest procentowy udział poszczególnych pierwiastków w rozpatrywanym węglu kamiennym. Zgodnie z naszymi wcześniejszymi założeniami, węgiel występuje tutaj w 64,8%, wodór stanowi 2,9%, siarka 0,7%, a tlen 7,2%. Zatem zacznijmy od określenia niezbędnej ilości tlenu, do spalenia 1 kg paliwa.

   

   

A więc tak jak widzisz, aby można było spalić 1 kg węgla kamiennego, o składzie, który sobie wcześniej przyjęliśmy, potrzeba dostarczyć niespełna 2 kg tlenu. I skoro to już wiemy oraz kiedy pamiętamy, że wartość opałowa tego paliwa wynosi 7,3 kWh/kg, spróbujmy określić ile kg węgla kamiennego jest niezbędne do pokrycia godzinowego zapotrzebowania na ciepło rozpatrywanego obiektu. A zapotrzebowanie to wynosi 297 kW.

   

Zatem tak jak widzisz, aby można było dostarczyć niezbędną ilość energii, potrzeba spalić około 41 kg węgla kamiennego. Co więcej, aby można było spalić 1 kg takiego paliwa, niezbędne jest dostarczenie 1,9 kg tlenu. Zatem jeśli to już wiemy, to nic nie stoi na przeszkodzie, abyśmy określili niezbędną ilość tlenu do spalenia 40,68 kg. Oczywiście kiedy to zrobimy to otrzymamy wynik na poziomie 77,29 kg tlenu.

Jak określić niezbędny strumień powietrza wentylacyjnego do spalenie węgla kamiennego?

W ostatnim etapie naszych obliczeń, określimy sobie niezbędny strumień powietrza wentylacyjnego, jaki jest potrzebny do spalenia 40,68 kg węgla kamiennego. Oczywiście tak jak pamiętasz, strumień ten musi zawierać co najmniej 77,29 kg tlenu. A pamiętasz jaki procent składu powietrza atmosferycznego stanowi tlen? Oczywiście jest to około 21%!

I teraz muszę Ci zdradzić, że kiedy przyjmowaliśmy sobie pewne założenia na potrzeby naszych obliczeń o czymś zapomnieliśmy… Zapomnieliśmy określić dla jakiej temperatury powietrza zewnętrznego będziemy je wykonywać. A dlaczego jest to takie istotne? Ponieważ w zależności między innymi od tej wartości, zależy gęstość powietrza. Dlatego też przyjmijmy sobie teraz, że temperatura ta będzie równa wartości -10°C, w której powietrze atmosferyczne przyjmuje gęstość na poziomie 1,33 kg/m³.

Zatem skoro już wiemy ile stanowi procentowy udział tlenu w powietrzu atmosferycznym, ile kg tego pierwiastka potrzebujemy oraz jaka jest gęstość powietrza atmosferycznego, nic nie stoi na przeszkodzie, abyśmy obliczyli teraz wymagany strumień powietrza wentylacyjnego, który pozwoli nam spalić najpierw tylko 1 kg paliwa.

   

A więc tak jak widzisz, aby można było spalić 1 kg węgla kamiennego o założonym składzie, potrzeba nieco powyżej 9 kg powietrza. I skoro to już wiemy to obliczmy sobie teraz jaką konkretnie masę powietrza należy dostarczyć, aby spalić nie 1 kg, ale 40,68 kg węgla kamiennego, a następnie określmy dla tej masy strumień powietrza wentylacyjnego, jaki należy dostarczyć do paleniska w ciągu jednej godziny.

   

   

I w tym właśnie momencie dochodzimy do końca naszych obliczeń. Tak jak widzisz, abyśmy mogli doprowadzić do spalenia niezbędnej ilości węgla kamiennego w ciągu jednej godziny, musimy dostarczyć około 277 m³ powietrza zewnętrznego. Zatem nawiew powietrza wentylacyjnego na potrzeby kotłowni nie może być mniejszy od tej wartości. Ale… pamiętaj od razu, że wartość ta uwzględnia tylko i wyłącznie proces spalania paliwa. A co to dla nas oznacza? Oznacza to, że wartość ta w żadne sposób nie uwzględnia dodatkowej wentylacji samego pomieszczenia! 🙂

Jakie dodatkowe wymagania powinna spełniać kotłownia na paliwo stałe?

Powiedziałem Ci już o wymaganiach dotyczących lokalizacji, wysokości oraz wentylacji kotłowni na paliwo stałe. Ale czy są to wszystkie wymagania w zakresie takiego rodzaju pomieszczeń? Oczywiście, że nie. Tak naprawdę jest jeszcze kilka przepisów, które musi spełniać kotłownia na paliwo stałe i których w żaden sposób nie należy pomijać.

Bardzo ważnym tematem jest jeszcze odpowiednie magazynowanie składu paliwa. O ile w kotłowni o mocy cieplnej do 25 kW, magazyn taki może znajdować się w pomieszczeniu z kotłem, o tyle w przypadku większych kotłowni, skład ten powinien już stanowić wydzielone pomieszczenie, zlokalizowane bezpośrednio przy kotłowni.

Kolejny przepis, o jakim uważam, że również warto wspomnieć, dotyczy zapewnienia odpowiednich drzwi do pomieszczenia kotłowni. I wbrew pozorom nie mam tutaj na myśli tylko i wyłącznie zapewnienia odpowiedniej odporności ogniowej dla takiego elementu, o czym mówi paragraf 220 ust. 1 Warunków Technicznych. Tak naprawdę mam tutaj na myśli zaprojektowanie drzwi o odpowiedniej wielkości oraz w taki sposób, aby otwierały się one na zewnątrz pomieszczenia.

Trzeci przepis, jakim również chciałbym się z Tobą podzielić, dotyczy zapewnienia w kotłowni na paliwo stałe studzienki schładzającej. Wyżej wymieniona studzienka powinna najpierw zapewniać odpowiednie schłodzenie czynnika grzewczego z instalacji, a następnie jego odprowadzenie do kanalizacji. Oczywiście studzienka taka powinna posiadać pojemność nie mniejszą, niż objętości największego obiegu grzewczego w instalacji centralnego ogrzewania. Niemniej jednak, polska norma zaleca, aby pojemność ta, mimo wszystko nie przekraczała wartości 2 m³.

Podsumowanie

I w tym właśnie momencie dochodzimy do końca artykułu. Pozwól, że rozpocznę podsumowanie całego wpisu od powrotu do jego początku. Jeszcze kilka miesięcy temu wydawało się, że kotły na paliwo stałe będą odchodzić w zapomnienie. Tymczasem okazuje się, że jest zupełnie inaczej. Urządzenia takie przeżywają obecnie istny renesans. Ale wiesz co? Jeśli mam być z Tobą szczery, to tak naprawdę nie jestem tym w ogóle zaskoczony…

Faktem jest, że nieodpowiednia eksploatacja takich urządzeń przynosi więcej szkód niż pożytku. Niemniej jednak świadomy zakup kotła na paliwo stałe, a następnie jego odpowiednia eksploatacja potrafi znacznie obniżyć koszty ogrzewania. Tak naprawdę ogrzewanie poszczególnych obiektów przy pomocy kotła na paliwo stałe naprawdę jest ekonomiczne. Zresztą jeśli mi nie wierzysz to zastanów się przez chwilę, dlaczego większość miejskich zakładów sieci ciepłowniczych posiada właśnie kotłownie na paliwo stałe… 

Jednak aby można było eksploatować takie urządzenia, to oczywiście należy wcześniej przewidzieć dla nich odpowiednie pomieszczenie. Pomieszczenie, które nie tylko będzie zgodne z obowiązującymi przepisami, ale również odpowiednio przemyślane, dzięki czemu zapewni wygodną eksploatację kotłów. I dlatego właśnie uważam, że projektując jakąkolwiek kotłownię na paliwo stałe, same przepisy to za mało.

Osobiście uważam, że projektując takie pomieszczenie, najpierw bezwzględnie powinniśmy porozmawiać z Inwestorem, a następnie bardzo dokładnie je przemyśleć. Pamiętaj, że kocioł na paliwo stałe jest urządzeniem, które posiada też swoje indywidualne wymagania. A im bardziej wymagania te zostaną uwzględnione na etapie projektu, tym jego eksploatacja będzie bardziej wygodna. I dlatego też, zgodnie z tym co powiedziałem przed momentem uważam, że spełnienie tylko i wyłącznie samych przepisów dla kotłowni na paliwo stałe to moim zdaniem stanowczo za mało…