8 minute read
Modernizacja kominka do wymagań uchwał antysmogowych
Palazzetti
Zgodnie z Rozporządzeniem Komisji (UE) 2015/1185 z 24 kwietnia 2015 roku w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla miejscowych ogrzewaczy pomieszczeń na paliwo stałe, paleniska kominkowe, piecowe i piecyki wolno stojące (MOP) sprzedawane w Polsce od 1 stycznia 2022 roku powinny spełniać odpowiednie kryteria energetyczno-emisyjne. Tak więc aktualnie nie można w Polsce wprowadzać legalnie do obrotu urządzeń niskosprawnych o wysokiej emisji zanieczyszczeń. Powyższe rozporządzenie, tzw. ekoprojekt dla MOP, limituje emisję tlenku węgla (CO), lotnych związków organicznych (OGC), pyłów (PM) oraz tlenków azotu (NO x), a także sezonową efektywność energetyczną ogrzewania pomieszczeń.
Konieczność stopniowego wycofywania z użytkowania starszych MOP, charakteryzujących się często niską sprawnością i wysoką emisją zanieczyszczeń, w większości województw regulują zapisy tzw. uchwał antysmogowych. Niektóre z tych uchwał dopuszczają możliwość dalszego stosowania MOP, zazwyczaj jednak pod warunkiem doposażenia ich w urządzenia redukujące zanieczyszczenia pyłowe do poziomu określonego w ekoprojekcie dla MOP lub zwiększenia sprawności do wartości równiej lub przekraczającej 80%. Tak jest przykładowo w województwach małopolskim, wielkopolskim i śląskim. Dlatego przed modernizacją urządzenia warto sprawdzić, jakie przepisy obowiązują w konkretnym województwie. Jeżeli w dokumentach lub na tabliczce znamionowej MOP podano sprawność konkretnego urządzenia i nie jest ona mniejsza od 80%, MOP użytkowany na terenach objętych uchwałą antysmogową ze wspomnianym powyżej zapisem, nie musi zostać poddany modernizacji. W przypadku modernizacji starego kominka zacząć należy od kalkulacji, czy taka modernizacja będzie opłacalna. Trzeba mieć świadomość, że będzie to wymagało rozbiórki kominka lub pieca, dokonania prac budowlanych i znalezienia miejsca na dodatkowe kształtki.
Sprawność MOP w teorii i praktyce
Sprawność cieplną miejscowych ogrzewaczy pomieszczeń (MOP), zwłaszcza tych niewyposażonych w wymiennik ciepła spa- liny-woda, można najłatwiej obliczyć w sposób pośredni, czyli odejmując poszczególne straty od 100%. W przypadku MOP straty te można ograniczyć do trzech głównych pozycji, wtedy wzór opisujący sprawność urządzenia wygląda następująco:
η = 100 − (qa + qb + qr ), [%]
gdzie:
• η − sprawność cieplna urządzenia,
• qa – strata fizyczna (kominowa/ wylotowa),
• qb – strata niezupełnego spalania (CO),
• qr – strata niecałkowitego spalania (w popiele i żużlu).
Strata kominowa, zwana również wylotową bądź fizyczną, związana jest z tym, że z urządzenia grzewczego przez komin do atmosfery uchodzą spaliny o temperaturze wyższej niż temperatura pomieszczenia, które ogrzewamy z wykorzystaniem MOP. Teoretycznie ciepło wyprowadzane przez komin wraz ze spalinami można by wykorzystać do ogrzewania, jednak w praktyce nie jest to możliwe. Dlatego też ciepło uchodzące wraz ze spalinami do atmosfery uznaje się za stratę w bilansie sprawności urządzenia. Wartość procentowa tej straty zależy od parametrów jakościowych spalin, temperatury i ilości spalin wydobywających się z urządzenia w jednostce czasu. Strata ta będzie tym wyższa, im temperatura spalin będzie wyższa lub im strumień spalin o danej temperaturze będzie większy. Większy strumień spalin ze spalania np. 1 kg paliwa uzyska się w przypadku, kiedy do jego spalania zużyjemy (doprowadzimy) więcej powietrza. Efektem doprowadzania większej (zbyt dużej) ilości powietrza do komory spalania jest m.in. wzrost stężenia O2 w spalinach. Generalnie przy danym typie urządzenia (bez sterownika i zaimplementowanego w nim algorytmu sterowania strumieniem powietrza) użytkownik ma niewielki wpływ na strumień doprowadzanego powietrza, a modernizacja urządzenia – w celu umożliwienia mu regulowania tego parametru – byłaby zbyt skomplikowana i kosztowna. Wyjątek stanowi sytuacja, gdy urządzenie jest nieszczelne – w takim przypadku usterkę należy koniecznie naprawić. Nie jest to jednak typowa modernizacja, a jedynie naprawa urządzenia, mająca jednak realny wpływ na temperaturę spalin. Jeśli przez modernizację wydłuży się drogę spalin w urządzeniu, ich temperatura na wejściu do komina będzie niższa, co spowoduje zmniejszenie straty kominowej i zwiększenie sprawności MOP. Dzięki temu mniej ciepła „wyrzucimy” przez komin, a więcej zostanie wykorzystane do ogrzania naszych pomieszczeń.
Spadek zużycia drewna opałowego
Przyjęto, że przed modernizacją rocznie spalano 1,8 tony drewna opałowego. Po przeprowadzeniu koniecznej modernizacji, czyli doprowadzeniu kominka do sprawności 80,0%, wyprodukowanie tej samej ilości ciepła spowoduje zmniejszenie zużycia drewna o około 120 kg. Jeśli doprowadzimy do zwiększenia sprawności do poziomu około 85,3%, to zmniejszymy zużycie drewna opałowego o około 225 kg w stosunku do poziomu wyjściowego.
Strata niezupełnego spalania związana jest z obecnością gazów palnych w spalinach wylotowych z urządzenia. Teoretycznie można by je dopalić i pozyskać dodatkowe ciepło. Ponieważ w rzeczywistości ciepło to tracimy, jego wartość jest stratą pomniejszającą sprawność MOP. Najczęściej stratę tę oblicza się w oparciu o pomiar średniego stężenia CO w spalinach. Mierzy się je za pomocą automatycznego analizatora spalin. W zależności od stopnia zaawansowania konstrukcji MOP, strata ta może być minimalna (np. w przypadku MOP z automatycznym podawaniem paliwa) lub dochodzić do poziomu kilku procent (proste konstrukcyjnie urządzenia + niewłaściwa eksploatacja). Żeby jednak przejść do dalszych rozważań, przyjmijmy poziom tej straty rzędu 1%, co wydaje się wartością realną. Strata niecałkowitego spalania związana jest z przedostawaniem się paliwa przez ruszt do popielnika lub niecałkowitym wypaleniem się pierwiastkowego węgla z podawanego paliwa i usuwaniem go z urządzenia wraz z popiołem. Określenie tej straty wymaga pobrania pozostałości po spalaniu (popiołu i żużla) i przekazaniu jej do laboratorium analitycznego, które określi zawartość części palnych w badanym materiale. Następnie na podstawie wyników badań laboratoryjnych odpadu paleniskowego oblicza się wartość straty niecałkowitego spalania. Przyjmijmy, że średnio strata ta nie przekracza 0,5%.
Zakładając minimalną sprawność cieplną wymaganą zapisami uchwał antysmogowych na poziomie 80%, stratę niezupełnego spalania równą 1%, stratę niecałkowitego spalania w popiele i żużlu o wartości 0,5%, uzyskamy maksymalną możliwą wartość straty kominowej (wylotowej) na poziomie 18,5%.
Tabela. 1. Parametry spalin (O₂ , t sp) obliczone dla uzyskania straty kominowej na poziomie 18,5%, w celu osiągnięcia sprawności cieplnej 80% wymaganej uchwałami antysmogowymi, źródło: Instytut Technologii Paliw i Energii
W Tabeli 1. zestawiono przykładowe średnie wartości stężenia O₂ w spalinach i odpowiadające im średnie temperatury spalin. Celowo podkreślone jest określenie „wartości średnie”, ponieważ w trakcie spalania wartości te kształtują się w bardzo szerokim przedziale, dlatego pomiar chwilowy – trwający nawet kilkadziesiąt minut, ale nie obejmujący całego procesu spalania – jest w tym przypadku bezwartościowy. Analizując dla przykładu wiersz w Tabeli 1, w którym średnie stężenie O₂ w spalinach jest na poziomie 12%, widać, że dla uzyskania sprawności MOP wynoszącej co najmniej 80%, średnia temperatura spalin na wejściu do komina nie może być wyższa niż 240°C. Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że przyjęte średnie stężenie O₂ w spalinach na poziomie 12% jest wysokie. Jednak w piecach kaflowych, które można spotkać w starych kamienicach w centrum polskich miast, wartości te są często na tym lub nawet wyższym poziomie, a średnia temperatura spalin oscyluje w okolicy 300°C. Takie średnie wartości świadczą o sprawności pieca na poziomie około 75%. Zatem aby spełnić warunki podane w uchwałach antysmogowych, należałoby w tych urządzeniach tak rozbudować układ kanałów spalinowych, by na ich wylocie obniżyć temperaturę spalin o około 60°C. Można się pokusić o jeszcze większy odbiór i akumulację ciepła, tak aby spaliny na wejściu do komina miały około 180°C, co daje sprawność na poziomie około 85%.
Fot. Ramona Heim
Modernizacje MOP pod kątem spełnienia uchwał antysmogowych powinny wykonywać wyspecjalizowane firmy zduńskie lub zajmujące się budową kominków, które po wykonaniu modernizacji wystawią zaświadczenie potwierdzające zgodność kominka bądź pieca z uchwałą antysmogową, czyli spełnienie wymogu osiągania sprawności na poziomie minimum 80%. Zmodernizowane w ten sposób instalacje grzewcze nie tylko mogą być dalej legalnie eksploatowane z wyraźnie mniejszym oddziaływaniem na środowisko, ale będą również przynosić realne oszczędności.
Podsumowanie
Modernizacja, mająca na celu podniesienie sprawności MOP, zazwyczaj polega na przebudowie ceramicznych kanałów spalinowych lub czopucha, np. przy użyciu materiałów akumulujących ciepło. Uzyskuje się dzięki temu wydłużenie drogi spalin, co obniża temperaturę wylotowych gazów spalinowych i wpływa na podniesienie sprawności urządzenia. Wykonawca – firma kominkowa lub zdun – bierze na siebie odpowiedzialność za składaną w zaświadczeniu deklarację spełnienia wymogów uchwały antysmogowej, co – mając na uwadze średnie temperatury spalin w starszych typach pieców kaflowych czy w zabudowanych kominkach – jest jak najbardziej celowe i realne.
Więcej na ten temat można się dowiedzieć pod adresem: https://www. kominki.org/artykul/5771,jak-zmodernizowac-kominek-na-zgodny-z-malopolska uchwala-antysmogowa.
Po przeprowadzeniu tego rodzaju modernizacji MOP wydawany jest dokument, który potwierdza spełnienie przez urządzenie kryterium zapisanego w danej uchwale antysmogowej (η ≥ 80%). Aby nie dochodziło do nadużyć, dokument taki powinien zawierać:
• dane osoby lub firmy przeprowadzającej modernizację,
• miejsce i datę przeprowadzenia modernizacji,
• nazwę i opis MOP, którego modernizacja dotyczyła,
• potwierdzenie spełnienia przez MOP (instalację z MOP) kryterium sprawności η ≥ 80%.
Autorzy: Katarzyna Matuszek, Piotr Hrycko, Sławomir Stelmach, ITPE Zabrze
