Kocioł na paliwo stałe: cena, przepisy, wymiary, wentylacja kotłowni

Koszty związane z ogrzewaniem domu nie należą do najniższych, a zdecydowana większość prywatnych inwestorów jest zmuszona do szukania oszczędności i stąd niezmienna popularność paliw stałych.

Z jednej strony mamy kwestie związane z ekologią, a z drugiej strony aspekt ekonomiczny i na pewno warto szukać takich rozwiązań, które pogodzą te dwie rzeczy.

Trzeba jednak podkreślić, że koszty ogrzewania paliwem stałym należą do najniższych.

Paliwa stałe rodzaje

Paliwa stałe to wszystkie produkty pochodzenia naturalnego bądź sztucznego, które służą do wytwarzania energii cieplnej przy zachowaniu formy ciała stałego.

Najbardziej popularny jest oczywiście węgiel kamienny, ale na tym nie kończą się możliwości wyboru.

Warto pamiętać, że kotły na paliwo stałe przystosowane są zazwyczaj do wykorzystania w komorze spalania jednego rodzaju paliwa, co rodzi konieczność bardzo dokładnej analizy, na jakie paliwa stałe się zdecydować.

Węgiel kamienny

Podstawową zaletą tego paliwa jest ogólna dostępność oraz korzystna cena i stąd jego niesłabnąca popularność wśród właścicieli domów jednorodzinnych.

Charakteryzuje go również wysoka kaloryczność, jednak w kontekście fatalnej jakości powietrza w naszym kraju, trzeba mieć świadomość, że węgiel kamienny jest paliwem nieodnawialnym i mocno zatruwa środowisko naturalne, szczególnie gdy w komorze spalania pieca wykorzystuje się niskiej jakości paliwa z dużą zawartością siarki i popiołu.

Podczas spalania węgla wydzielają się niebezpieczne związki, jak:

• tlenek azotu,
• tlenki siarki,
• tlenek węgla,
• benzo(α)piren.

Na szczęście można to zagrożenie mocno zredukować wybierając nie tylko paliwa stałe najlepszego gatunku, ale także nowoczesny kocioł o wysokiej sprawności energetycznej.

W ofercie rynkowej dostępne są różne rodzaje węgla.

Największą kaloryczność wykazuje gruby węgiel, czyli kostka 60-200 mm, kęsy powyżej 125 mm i bardzo popularny orzech mający 25-80 mm.

Z kolei średniej wielkości węgiel, czyli groszek mający do 31,5 mm wykazuje mniejszą zawartość siarki i popiołu w porównaniu z często wybieranym orzechem i może być stosowany w kotłach z podajnikiem na paliwa stałe.

Najtańszy i najmniej kaloryczny będzie miał węglowy.

Warto pamiętać, że jakość paliwa jest determinowana przez jego wartość opałową, a ta dla węgla wynosi 17-32 MJ/kg.

To od tego zależy efektywność procesu ogrzewania, a w konsekwencji jego koszt.

Wartość opałowa pokazuje ilość ciepła, jaką można otrzymać w procesie spalania i ona z kolei zależy od poziomu wilgoci i ilości popiołu w węglu.

Węgiel brunatny

Zdecydowanie rzadziej wybierany ze względu na mniejszą wartość opałową w zestawieniu z węglem kamiennym, a równą drewnu (jednak to drewno jest tańsze).

Przy spalaniu węgla brunatnego pojawia się też dużo popiołu.

Opłacalność w sumie niewielka, w nowoczesnych kotłach ten rodzaj paliwa jest często jedynie paliwem zastępczym.

Przy jego zakupie należy zwrócić uwagę na poziom wilgotności.

Najczęściej kupuje się go po wstępnej obróbce, który zawiera mniejsze ilości wody, siarki oraz zanieczyszczeń stałych.

Koks

Stosunkowo rzadko wykorzystywany do ogrzewania domów ze względu na dość wysoką cenę.

Koks powstaje poprzez wygrzewanie węgla w piecu bez dostępu powietrza i charakteryzuje się od niego większą wydajnością.

W tym procesie usuwa się jednocześnie smołę i gazy, więc ten praktycznie chemicznie czysty węgiel spala się znacznie wolniej od tradycyjnego węgla. Z powodu swojej wysokiej wydajności sprawdzi się idealnie w starszych budynkach, które nie mają odpowiedniej izolacji, co powoduje spore straty ciepła.

Zaletą koksu jest też niewątpliwie fakt, że w przeciwieństwie do węgla nie kurzy i nie brudzi się, a nową porcję koksu można bez przeszkód dodać na rozgrzany żar.

Drewno opałowe

Zalicza się do paliw odnawialnych, aczkolwiek sam proces trwa ponad pół wieku.

Nie wykazuje tak wysokiej kaloryczności jak węgiel, ale jest od niego tańsze.

Emituje znacznie mniej szkodliwych związków podczas spalania.

Drewno wymaga przechowywania w suchych i przewiewnych miejscach, a jego poziom wilgotności nie może przekraczać 20%.

Z kolei czas suszenia wynosi co najmniej 1,5 roku.

Drewno zazwyczaj stosuje się do kominków, natomiast kotły centralnego ogrzewania nie cieszą dużą popularnością, co ma związek z koniecznością segregacji gatunków i wyższymi cenami zalecanych do drewna kotłów zgazowujących.

Należy też zwrócić uwagę, że drewno drzew iglastych zawiera duże ilości żywicy i dlatego nadaje się jedynie do kotłów wykonanych ze stopów kwasoodpornych.

Pellet

Jest to rodzaj sprasowanej pod wysokim ciśnieniem biomasy z różnego typu odpadów drewnianych, jak:

• trociny,
• zrębki,
• wióry.

Pellet ma postać granulek o długości kilku centymetrów i średnicy 6-25 mm.

Charakteryzuje się wysoką wartością opałową i niską wilgotnością.

Można go nie tylko łatwo przewozić, ale także nie sprawi żadnych problemów przy przechowywaniu, ponieważ się nie brudzi, a ponadto ma całkiem przyjemny zapach.

Powstały w wyniku spalania popiół warto wykorzystać jako nawóz naturalny.

Podczas procesu spalania pelletu nie wytwarza się wiele substancji szkodliwych.

Ważne będzie także to, że ten materiał można zastosować w kotłach retortowych z podajnikami automatycznymi.

Brykiet

Ten rodzaj paliwa stałego ma charakter sprasowanej pod wysokim ciśnieniem mieszanki:

• trocin,
• miału,
• słomy,
• węgla drzewnego.

Wyróżnia się wyższą gęstością w stosunku do drewna.

Brykiety spalają się powoli i całkowicie, a niewielką ilość popiołu również można wykorzystać jako nawóz.

Generalnie ma bardzo podobne właściwości do pelletu.

Trzeba jednak wybierać brykiety lepszej jakości, które podczas spalania nie będą rozpadać się na wióry.

W innym przypadku konieczne będzie łączenie brykietów z kawałkami drewna bądź węglem brunatnym, aby nie zapychać dyszy i paleniska.

Zalety i wady paliwa stałego – na jaki rodzaj się zdecydować?

Największą zaletą ogrzewania na paliwo stałe będzie ogólna dostępność w stosunkowo niskiej cenie, a jednocześnie duża wartość opałowa.

Natomiast do wad należy zaliczyć:

• konieczność składowania paliwa i kotła z zasobnikiem paliwa,
• wydzielanie się szkodliwych substancji podczas procesu spalania,
• możliwość zatrucia się tlenkiem węgla przy niesprawnej instalacji,
• w przypadku węgla także szybko wyczerpujące się złoża.

Ogrzewanie paliwem stałym jest też bardziej pracochłonne w porównaniu do ogrzewania gazowego, bądź ogrzewania kotłami na olej opałowy, a problem mogą również sprawić produkty uboczne spalania paliwa stałego, jak żużel czy popiół.

Wybór określonego rodzaju materiału opałowego zależy od kilku czynników.

Na pewno dla wielu osób najważniejszym faktorem pozostaje zasobność budżetu domowego i w takiej sytuacji to, co najtańsze będzie zarazem najlepsze.

Konsekwencje tego tak naprawdę odczuwamy wszyscy, kiedy przychodzi nam oddychać powietrzem mocno zanieczyszczonym toksycznymi związkami.

W ostatnim czasie coś jednak delikatnie się zmienia w tej kwestii i coraz częściej pojawiają się zakazy używania konkretnego rodzaju paliwa na danym terenie i to pod groźbą dotkliwego mandatu.

W niektórych gminach działają także programy wymiany starych pieców.

Kwestie związane z kosztami dotyczą zarówno ceny samego paliwa, jak i zakupu kotła.

Na pewno należy pamiętać, że producenci dostosowują kotły na paliwo stałe do konkretnego rodzaju paliwa, więc mija się z celem kupowanie kotła węglowego, jeżeli chcemy w nim palić ekogroszkiem, ponieważ wydajność spalania okaże się dużo niższa, a w konsekwencji rozwiązanie nie będzie ekonomiczne.

Dobrze też wcześniej rozważyć możliwości wywozu bądź utylizacji produktów ubocznych spalania, a także uwzględnić czas potrzebny do obsługi kotła.

Nie można również pomijać konieczności zorganizowania odpowiedniej wielkości pomieszczenia na kotłownię.

Kotłownia na paliwo stałe zgodna z prawem

W domach jednorodzinnych instaluje się standardowo kotły na paliwo stałe o mocy do 25 kW. Taka moc kotła w zupełności wystarczy, aby skutecznie ogrzać wszystkie pomieszczenia.

Trzeba jednak zadbać o odpowiednie warunki pomieszczenia kotłowni z kotłem na paliwo stałe, które będzie spełniało warunki techniczne dotyczące lokalizacji kotłowni.

To przede wszystkim gwarancja bezpieczeństwa dla domowników, ale i samej konstrukcji budynku.

Najbardziej optymalnym wyborem jest zaprojektowanie kotłowni od zera i dlatego zaleca się, aby przy wyborze określonego projektu domu zwrócić uwagę na kwestię wydzielonego pomieszczenia gospodarczego, w którym przewiduje się możliwość instalacji kotła na paliwo stałe.

Wydzielanie kotłowni w już gotowym projekcie, który nie przewidywał ogrzewania paliwem stałym, może okazać się trudne, a niekiedy wręcz niemożliwe do realizacji.

Trzeba sobie uświadomić, że projekty przewidujące ogrzewanie gazowe nie uwzględniają często dużej części gospodarczej.

Z kolei adaptacja projektu na potrzeby kotłowni oznacza przede wszystkim konieczność powiększenia pomieszczenia na kocioł i to kosztem pomieszczeń sąsiednich, a czasami nawet ingerencję w bryłę domu, co nie jest z pewnością rozwiązaniem idealnym.

Zgodnie z aktualnie obowiązującymi przepisami prawnymi nie wolno umieszczać kotłów na paliwo stałe w jakichkolwiek pomieszczeniach przeznaczonych na stały bądź czasowy pobyt ludzi.

Kotły na paliwo stałe o nominalnej mocy cieplnej do 10 kW mogą się znaleźć w pomieszczeniach o kubaturze wynoszącej minimum 4 m3 na 1 kW mocy cieplnej kotła, a jednocześnie musi to być co najmniej 30 m3.

Należy także zapewnić dopływ powietrza do paleniska na poziomie minimalnym 10 m3/h i 1 kW mocy kotła.

Jeżeli planuje się moc kotła do 25 kW, to konieczne jest pomieszczenie wydzielone i usytuowane raczej centralnie względem pomieszczeń ogrzewanych.

Wysokość kotłowni powinna wynosić co najmniej 2,2 m, aczkolwiek w już istniejących budynkach dopuszcza się wysokość 1,9 m, o ile taka wysokość nie zakłóci procesu wentylacji wnętrza.

Zbyt mała powierzchnia kotłowni stwarza ogromne trudności w wygodnej obsłudze kotła, a ponadto mogą się pojawić problemy ze zmieszczeniem podajnika paliwa i zapasu materiału opałowego czy też na zasobnik c.w.u.

Wentylacja kotłowni

W kotłowni konieczna jest prawidłowo działająca wentylacja nawiewna i wywiewna, która zapewni pełne bezpieczeństwo domownikom, jak i właściwą pracę kotła.

Niedrożna wentylacja nawiewna albo jej całkowity brak bywa przyczyną dymienia i roszenia kotła, a także pojawieniem się problemów z uzyskaniem wyższej temperatury.

Natomiast zakłócenia w funkcjonowaniu wentylacji wywiewnej skutkują zatrzymaniem w pomieszczeniu zarówno zużytego powietrza, jak i szkodliwych gazów, co stwarza zagrożenie dla zdrowia, a nawet życia domowników.

Łatwo wtedy o wybuch albo zatrucie.

Warto też pamiętać, że w kotłowni o naturalnym ciągu nie stosuje się wentylacji mechanicznej, która łatwo mogłaby się uszkodzić w wyniku wysokiego poziomu zapylenia wnętrza przy rozruchu kotła.

Niesprawna wentylacja mechaniczna powodowałaby cofanie się tlenku węgla do pomieszczeń mieszkalnych.

Kanał wentylacji nawiewnej powinien być niezamykany i o wymiarze 50% powierzchni przekroju komina, co najmniej 20 x 20 cm.

Należy go umieścić jeden metr nad poziomem podłogi.

Trzeba zarazem zadbać, aby w otworze nawiewnym znalazło się urządzenie do regulacji przepływu powietrza, z tym że nie może ono zmniejszać przekroju więcej niż o 1/5.

Przewody wentylacyjne w pomieszczeniach gdzie znajdują się kotły na paliwo stałe wykonuje się z materiału niepalnego.

Murowany kanał wentylacji wywiewnej powinien mieć przekrój co najmniej 25% przekroju komina, minimum 14 x 14 cm i być wyprowadzony ponad dach.

Bardzo ważne jest aby kotły na paliwo stałe były prawidłowo podłączone do przewodu kominowego; odcinek odprowadzenia spalin z kotła nazywa się czopuchem.

Do połączenia czopucha z kominem stosuje się blaszany kanał o grubości około 3 mm.

Ten odcinek należy poprowadzić w linii prostej, aczkolwiek dopuszczalne są łagodne zmiany kierunków realizowane za pomocą delikatnych łuków.

Jednak to linia prosta pozwoli maksymalnie zmniejszyć opory przepływu spalin.

Kanał ten nie powinien mieć więcej niż 400 mm.

Czopuch ociepla się otuliną z wełny mineralnej.

Trzeba też zwrócić uwagę, aby przewód kominowy zaczynał się już od poziomu podłogi kotłowni, ponieważ spaliny wydostające się z kotła powinny mieć możliwość odbicia.

Konieczne będzie umieszczenie wyczystki ze szczelnym zamknięciem na wysokości około 30 cm nad podłogą.

Kluczowe okazuje się dopasowanie przewodu kominowego do parametrów kotła na paliwo stałe.

W innym przypadku ciąg będzie niewystarczający, a przez to może dochodzić do cofania się spalin do kotłowni albo niezupełne spalanie, więc praca będzie wyjątkowo nieefektywna.

W nowoczesnych kotłach nie ma potrzeby stosowania wkładów kominowych.

Warto wybierać kominy o przekroju kwadratowym bądź zbliżonym do kwadratu, aby zminimalizować opory przepływu spalin. Minimalny przekrój to 14 x 14 cm, jednak zależy on od wielkości ciągu kominowego.

Dokładne dane na temat przekroju i wysokości komina musi zawierać projekt.

Komin należy wyprowadzić ponad dach, a jego usytuowanie wynika nie tylko od stopnia nachylenia dachu, ale także rodzaju materiału pokrycia.

W tym aspekcie ważny jest stopień palności pokrycia dachu.

W przypadku dachów stromych z gontem drewnianym bądź innym materiałem, który nie wykazuje dużej odporności na ogień, należy wykonać komin wystający ponad kalenicę 0,60 m.

Natomiast przy dachówce ceramicznej albo pokryciu blaszanym wylot może się znajdować na wysokości 0,3 m powyżej kalenicy.

Dobrym rozwiązaniem jest też montaż przerywacza ciągu.

W razie wystąpienia w kominie zbyt dużego podciśnienia będzie zasysał powietrze z kotłowni, co jest bezpieczniejsze niż zaciąganie go przez kocioł, ponieważ mogłoby to skutkować niekontrolowanym wzrostem temperatury czynnika grzejnego.

Z kolei poniżej czopucha kotła niezbędny okazuje się otwór wyczystny, dzięki któremu łatwo usuwa się sadzę i popiół, a ponadto przydaje się na początku sezonu grzewczego i do wstępnego wygrzania komina przy pierwszym rozruchu kotła.

Należy zaznaczyć, że w przypadku kotła o mocy powyżej 25 kW pomieszczenia na składowanie materiału opałowego i żużlu powinny mieć zagwarantowaną naturalną wentylację wywiewną o wielkości:

• jednej wymiany powietrza na godzinę w składzie paliwa,
• trzykrotnej zmiany powietrza w składzie żużla.

Pozostałe wymagania związane z projektem kotłowni na paliwo stałe

Kotły na paliwo stałe powinno się ustawiać na specjalnie wykonanym fundamencie, który wystaje co najmniej 5 cm ponad poziom podłogi.

Istotna jest też wytrzymałość stropu w miejscu gdzie stawiamy kotły na paliwo stałe, więc przy wyliczeniach trzeba uwzględnić masę kotła.

Należy również zadbać o dokładne wypoziomowanie podłoża pod kotły na paliwo stałe.

Kotły na paliwo stałe stawia się tak, aby umożliwić bezproblemową konserwację oraz systematyczne czyszczenie i dlatego konieczne będzie zachowanie odpowiednich odległości od ścian, czyli 2 m z przodu kotła do ściany przeciwległej, 1 m po bokach oraz 0,7 m z tyłu.

Podłoga w całym pomieszczeniu musi być z materiału niepalnego, ewentualnie obita stalową blachą o grubości 0,7 mm przynajmniej w miejscu, gdzie jest planowany kocioł. Blacha musi też mieć szerokość co najmniej 0,5 m od krawędzi kotła.

W podłodze niezbędne będzie wykonanie studzienki kanalizacyjnej, która umożliwi schłodzenie wody. Pojemność studzienki nie może być większa niż 2 m3.

Kolejnym ważnym elementem okazują solidne drzwi wejściowe mające minimum 0,8 m szerokości, a przede wszystkim otwierane na zewnątrz i niepalne klasy 0,5 odporności ogniowej.

Co ważne, drzwi mają otwierać się na skutek popchnięcia, więc od wewnątrz powinny mieć bezklamkowe zamkniecie.

Natomiast drzwi prowadzące z kotłowni do składu materiału opałowego powinny być wykonane ze stali bądź z drewna obitego blachą i otwierać się do kotłowni.

Optymalną sytuacją jest, kiedy kotły na paliwo stałe mają od przodu źródło światła naturalnego.

Przyjmuje się, że powierzchnia okien nie powinna być mniejsza niż 1/15 powierzchni podłogi w pomieszczeniu, z czego przynajmniej połowa okien musi się otwierać.

Ponadto konieczne będzie oświetlenie elektryczne, a także co najmniej jedno gniazdo elektryczne.

Ze względów bezpieczeństwa trzeba zadbać o to, aby pomieszczenia znajdujące się nad kotłownią miały wodoszczelne podłogi oraz ściany do wysokości 10 cm i progi drzwiowe o wysokości 4 cm. Wodoszczelnością muszą też się wykazywać wszystkie przejścia przewodów w ścianach i podłodze do wysokości 10 cm.

Magazynowanie materiału opałowego

Kotły na paliwo stałe wymagają stałego zasilania, dlatego najlepiej kiedy miejsce do składowania opału znajduje się w wydzielonym pomieszczeniu technicznym w bezpośrednim sąsiedztwie kotłowni, ewentualnie w tym samym pomieszczeniu, w którym jest umieszczony kocioł.

W tej drugiej sytuacji konieczne jest zachowanie odległości co najmniej 40 cm pomiędzy kotłem a składem paliwa.

Niektórzy producenci kotłów zalecają nawet 1 m.

W każdym razie nic nie powinno utrudniać łatwego i szybkiego dostarczania paliwa do kotła.

Tego typu oddzielne pomieszczenie również musi mieć co najmniej 2,2 m wysokości, z tym że zawsze należy zachować wolną półmetrową przestrzeń pomiędzy warstwą opału a stropem.

Przy zamkniętym składzie paliwa obowiązuje kanał wentylacji wywiewnej pozwalający na dwukrotną wymianę powietrza na godzinę.

Popiół i żużel składuje się w wydzielonej części w kotłowni, w pojemnikach.

Kiedy na żużel przeznacza się osobne pomieszczenie, to jego wysokość powinna wynosić minimum 2,2 m, natomiast wentylacja grawitacyjna umożliwiać trzykrotną wymianę powietrza na godzinę.