Energetická efektívnosť budov a ich vykurovacích systémov má zásadný environmentálny a ekonomický dosah. V kontexte narastajúcich požiadaviek na znižovanie emisií a optimalizáciu spotreby primárnej energie sa kotly na biomasu stávajú čoraz relevantnejšou alternatívou. Ich správne hodnotenie, prevádzka a údržba sú kľúčové pre dosiahnutie maximálnej účinnosti a dlhodobej udržateľnosti. V nasledujúcom článku sa podrobnejšie pozrieme na legislatívne požiadavky, metodiky posudzovania a praktické aspekty prevádzky kotlov na biomasu.
Legislatívny rámec a energetická hospodárnosť
Energetická hospodárnosť budov sa hodnotí v zmysle zákona č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a vyhlášky MVRR SR č. 311/2009 Z. z. o podrobnostiach výpočtu energetickej hospodárnosti budov a obsahu energetického certifikátu. Systém výroby tepla na vykurovanie budov a ohrev teplej vody sa z hľadiska energetickej hospodárnosti zdrojov tepla hodnotí podľa metodík odporučených v STN EN 15316-4-1 až 4-7 podľa druhu spaľovacích zariadení. Pri každom druhu spaľovacieho zariadenia sa vypočíta tepelná účinnosť zdroja a tepelné straty podľa druhu tepelného zaťaženia a konkrétnych hodnôt teploty vody v kotloch, ktoré sú podkladom na výpočet tzv. Normalizované hodnotenie.
Energetické požiadavky na kotly spaľujúce biomasu na stanovenie účinností a tepelných strát pri výrobe tepelnej energie na vykurovanie a ohrev teplej vody v budovách, ako aj metodika ich výpočtu sú odporučené v STN EN 15316-4-7: 2009 (Vykurovacie systémy v budovách. Metóda výpočtu energetických požiadaviek a účinností systému). Prevádzkové hodnotenie je podľa vyhlášky MVRR SR č. 311/2009 Z. z. definované ako určovanie skutočnej spotreby energie v budove meraním podľa § 2 ods. 6 zákona.
Z predchádzajúceho vyplýva, že energetická efektívnosť a tým aj celková hospodárnosť budovy má environmentálny a ekonomický dosah. Legislatíva Európskej únie, ktorá je priblížená v úvodných kapitolách, sa zaviedla aj na úrovni členských krajín, keďže sa zistilo, že na úrovni spoločenstva približne 40 % primárnej energie spotrebúvajú stavby na vykurovanie a prípravu teplej vody. Európska únia si dala za úlohu toto astronomické číslo a produkciu skleníkových plynov razantne znížiť, a to veľmi ambicióznym plánom, ktorý sa nachádza v smernici 2008/0223 (COD). Podľa nej by sa do roku 2020 mali spotreba primárnej energie a emisie CO2 znížiť o 20 %.
Pravidelná kontrola kotlov a prevádzkové hodnotenie
Pravidelnú kontrolu kotlov a prevádzkové hodnotenie zdrojov tepla nariaďuje zákon č. 17/2007 Z. z. Pravidelná kontrola sa vykonáva pri kotloch umiestnených vo výrobných a nevýrobných budovách, pri ktorých sa pravidelne zabezpečuje overenie hospodárnosti prevádzky sústavy tepelných zariadení po odberné miesta (§ 25 ods. 2 písm. c zákona č. 657/2004 Z. z.), ako aj pri kotloch určených na vykurovanie priestorov a prípravu teplej vody v budovách podľa osobitného predpisu (§ 2 ods. 1 zákona č. 555/2005 Z.). Pravidelná kontrola kotlov sa vykonáva podľa STN EN 15378.
Každý kotol musí byť zaradený do kontrolnej triedy a špecifikovaný podľa jedného alebo viacerých parametrov. Musí obsahovať informácie o používateľovi, budove (adresa, umiestnenie) a zaznamená sa tak, ako je to špecifikované v tabuľke. Na správnu a úspešnú kontrolu kotlov a prevádzkové hodnotenie sú potrebné všetky dostupné dokumenty, technické údaje, parametre kotla a vykurovacej sústavy.
Stavom údržby sa určí, či sa kotol pravidelne a správne udržiava kvalifikovanými a/alebo autorizovanými pracovníkmi. Kontrolou funkčnosti kotla sa zistí, či je kotol schopný zabezpečovať požadovanú prevádzku. Akékoľvek funkčné poruchy sa uvedú v správe, kde sa zaznamenajú aj dôležité spätné väzby od užívateľov, správcu zariadenia, prevádzkových a údržbárskych pracovníkov.
Analýza dymových spalín a meranie účinnosti
Analýza dymových spalín sa realizuje analyzátormi dymových spalín, pomocou ktorých sa získané hodnoty prepočítavajú tak, aby sa určili tepelné straty a vypočítala sa účinnosť kotlov. Výpočet musí zodpovedať účinnosti garantovanej výrobcom uvedenej na štítku kotla. Zhotovovateľ kotolne a zdrojov tepla musí zabezpečiť, aby sa emisie dali merať najbližšie za poslednou teplovýmennou plochou, teda v telese sopúcha pri tuhých palivách alebo v dymovodoch prieduchu pri kvapalných a plynných palivách.
Vzorky sa odoberajú zo stredu prúdu alebo v mieste s najnižšou koncentráciou O2 v tesnom otvore, najmenej trikrát po sebe s časovým odstupom. Pred odčítaním a zaznamenaním meraných hodnôt teploty spalín θfg musí operátor zohľadniť čas ustálenia a odozvy prístroja. Teplota spaľovacieho vzduchu θair sa musí merať na vstupe do horáka, v mieste zmiešania paliva so vzduchom. V prípade, že sa spaľovací vzduch predhrieva, teplota spalín a teplota spaľovacieho vzduchu sa musia merať medzi kotlom a rekuperátorom tepla.
Celkové tepelné straty označené ako αch,on (tepelné straty cez komín pri zapnutom horáku) sa musia vyrátať z vlastností nameraných podľa uvedeného postupu pri meraní spalín a príslušnej národnej normy alebo metódy špecifikovanej v EN 50379. Prevádzkovatelia, ktorí vyrábajú, distribuujú alebo predávajú teplo, sú povinní viesť prevádzkovú evidenciu, zabezpečovať potrebnú kvalitu a poskytovať štátnym inštitúciám údaje, ako aj umožniť meranie zdrojov znečistenia. Prevádzkovanie stredných a veľkých zdrojov znečisťovania ovzdušia sa musí riadiť podľa predloženej dokumentácie a podľa schválených vykonávacích predpisov na ochranu ovzdušia.
Výber kotla na biomasu a ekonomická úvaha
Moderné kotly na biomasu poskytujú taký komfort, že sú jednou z alternatív pre takmer každý rodinný či bytový dom. Pre zistenie, kedy sa biomasový kotol oplatí, je dôležité zvážiť viacero faktorov. Dôležitým predpokladom je suchý skladovací priestor na palivové drevo, keďže zvyšková vlhkosť dreva v rozhodujúcej miere ovplyvňuje kvalitu spaľovania. Ak nemáte dosť priestoru na zariadenie a skladovanie paliva a nemôžete zabezpečiť základnú obsluhu kotla, hlavne dopĺňanie paliva či vynášanie popola, kotol na biomasu zrejme pre vás nie je vhodné riešenie.
Použitie kotla na biomasu nie je vhodné ani vtedy, ak je na mieste spotreby navrhnutý nízkoteplotný vykurovací systém (podlahové, stenové alebo stropné vykurovanie). Hneď na úvod treba poznamenať, že dosiahnuť inštalovaný výkon zariadenia a získať zo spaľovanej hmoty maximum energie je možné len s takým palivom, na ktoré je kotol konštruovaný. Preto je potrebné ešte pred jeho kúpou dobre zvážiť, akú biomasu chceme na kúrenie využívať.
Druhy palív a ich vlastnosti
Drevené palivá, teda drevené pelety, brikety či kusové drevo, patria u väčšiny obchodníkov s palivami k štandardnému sortimentu.
- Pelety: Sú granuly s priemerom 6 až 8 mm a dĺžkou 10 až 30 mm. Vyrábajú sa z odpadového dreva (napríklad z pilín, hoblín) a lisujú sa pod vysokým tlakom, a preto sa vyznačujú vysokou sypnou mernou hmotnosťou - 650 kg/m3 a viac. Ich výhodou oproti iným druhom drevnej biomasy je aj to, že obsah vlhkosti dosahuje iba 8 až 10 percent. Pelety si vyžadujú dostatočný skladovací priestor. Odtiaľ je možné ich automatické dopĺňanie závitovým dopravníkom alebo nasávacím systémom do zásobníka kotla. Pelety sú dostupné v 15 kg vreciach na ručné plnenie, big bagoch pre peletové silá alebo priamo pneumaticky fúkané z cisterny do skladu paliva/peletového sila. Pri výbere predajcu sa oplatí dbať na značkovú kvalitu, napríklad v prípade peliet v zmysle noriem ENplus-A1 či EN ISO 17225-2.
- Kusové drevo: Je ideálne pre tých, ktorí si dokážu palivové drevo zaobstarať sami, napríklad z lesného hospodárstva. Výhodou dreva môže byť jeho nižšia cena oproti ostatným druhom drevných palív. V prípade vykurovania drevom je dôležité, aby bolo drevo patrične vysušené, musí vykazovať čo najnižšiu zvyškovú vlhkosť.
- Drevené brikety: Sa spaľujú rovnako ako uhlie, v porovnaní s uhlím však majú výrazne nižší podiel síry. Na rozdiel od kusového dreva vzniká pri vykurovaní briketami menej popola. Brikety majú vyššiu výhrevnosť a pri skladovaní potrebujú menej miesta.
Pre lepšiu orientáciu v typoch palív a ich špecifikách uvádzame porovnávaciu tabuľku:
| Typ paliva | Vlastnosti | Skladovanie | Dokladanie paliva | Interval čistenia popola |
|---|---|---|---|---|
| Pelety | Granuly (6-8 mm), vysoká sypná hmotnosť (nad 650 kg/m3), vlhkosť 8-10%, normy ENplus-A1/EN ISO 17225-2 | Suchý skladovací priestor, peletové silá, možnosť automatického fúkania | Automatické (1-10 dní), raz za sezónu pri externom sile | Automatické čistenie, 1-2x ročne |
| Kusové drevo | Pre vlastnú ťažbu, relatívne nižšia cena, potreba nízkej zvyškovej vlhkosti | Suchý skladovací priestor | V závislosti od veľkosti spaľovacieho priestoru 2-až niekoľkokrát denne | Čiastočne automatické, závisí od veľkosti plniacej nádoby |
| Drevené brikety | Vyššia výhrevnosť, menej popola a síry ako uhlie | Menej miesta ako kusové drevo | Podobne ako kusové drevo/uhlie | Menej popola ako kusové drevo |
Prevádzkové náklady a návratnosť investície
Na úvod budete musieť počítať s niekoľkotisícovou investíciou. V modelovom príklade, ktorý vypracovala Slovenská inovačná a energetická agentúra (SIEA), ročné náklady na vykurovanie pri využívaní drevných peliet predstavujú 1 259 eur. Za vykurovanie drevom zaplatí domácnosť 742 eur. Bežný nezateplený rodinný dom s rozlohou 150 m2 a s predpokladanou spotrebou tepla 22 MWh/rok spotrebuje za jednu vykurovaciu sezónu okolo 5 ton peliet. Spotreba dreva v splyňovacom kotle je približne od 4 kg/hod. na kotol s výkonom 18 kW až po 18 kg/hod. na 80 kW zariadenie vhodné pre veľké rodinné domy. Bežný nezateplený rodinný dom s plochou 150 m2 v našich klimatických podmienkach spotrebuje v kotle s výkonom 18 až 25 kW za jednu vykurovaciu sezónu približne 12 m3 drevených polien.
Pri kúpe kotla na biomasu treba zvážiť, samozrejme, viacero faktorov. V prvom rade ide o výkon kotla - ten je najlepšie prebrať s odborníkom, ktorý zhodnotí nároky vašej stavby, ako aj požiadavky domácnosti. Okrem toho je dobré mať už pred kúpou ujasnené, či budete využívať aj iné zdroje tepla. Ak áno, je vhodné siahnuť po tých, ktoré sú už od výroby predpripravené napríklad na napojenie solárnych systémov.
Z hľadiska používateľského komfortu, čo sa týka obsluhy kotlov, sú pri výbere významné hlavne dva faktory. Prvým je interval dokladania paliva - pri kotloch na drevo je to v závislosti od veľkosti spaľovacieho priestoru dva- až niekoľkokrát za deň, pri peletách v závislosti od objemu zásobníka 1 až 10 dní (ak je zásobník mimo telesa kotla, t. j. využívaná je napríklad miestnosť s automatickým podávačom peliet do kotla, tak sa pelety dopĺňajú len raz za vykurovaciu sezónu). Druhým faktorom je interval čistenia. Pri kotloch na pelety sa už stretávame s automatickým čistením, pričom popol stačí vysypať jeden- až dvakrát ročne. Kotly na drevo môžu mať čistenie sčasti automatické, pričom nutnosť vysypať popol závisí od veľkosti plniacej nádoby. Vzhľadom na to, že kúpa kotla je dlhodobá investícia, treba kupovať kvalitné zariadenia s garantovanou životnosťou zhruba 15 rokov. Pokiaľ mienite na nákup a inštaláciu kotla žiadať o štátnu dotáciu z projektu Zelená domácnostiam, potom musí ísť o zariadenie zo zoznamu tých, ktoré splnili predpísané podmienky.
TEXT: Ing. Kamila Malinová, doc. Ing. Príspevok je súčasťou riešenia grantového projektu VEGA - č. Ing. Doc. Ing.
Legislatívne referencie:
- Smernica č. 2002/91/ES Európskeho parlamentu a Rady zo 16.
- Smernica č. 2008/0223 (COD) Európskeho parlamentu a Rady z 13.
- Zákon č.555/2005 Z. z.
- Zákon č. 476/2008 Z. z. o efektívnosti pri používaní energie (zákon o energetickej efektívnosti) a o zmene a doplnení zákona č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení zákona č. 17/2007 Z.
- Smernica Európskeho parlamentu a Rady 2006/32/ES z 5.
- Zákon NR SR č. 17/2007 Z. z.
- Vyhláška MH SR č. 548/2008 Z.
- Vyhláška č. 410/2003 Z. z., ktorou sa mení a dopĺňa vyhláška MŽP SR č. 706/2002 Z. z.
- STN EN 15378: 2008: Vykurovacie systémy v budovách.
tags: #odpisovanie #kotol #na #biomasu