Splyňovací kotol na ústredné kúrenie drevoplyn: Princíp fungovania a efektívne využitie

Vykurovanie drevom je od nepamäti základným spôsobom zabezpečenia tepla v domácnostiach, najmä vo vidieckych oblastiach. Aj keď mnoho domácností prešlo na pohodlnejšie plynové či elektrické systémy, v posledných rokoch sa v dôsledku rastúcich cien energií opäť vracia k drevu ako k dostupnejšej a ekologickejšej alternatíve. Moderné technológie prinášajú inovatívne riešenia, ako je splyňovanie dreva, ktoré výrazne zvyšujú účinnosť a znižujú prevádzkové náklady.

Princíp fungovania splyňovacieho kotla na drevo

Splyňovanie dreva je staronová technológia, ktorá vylepšuje účinnosť tepelnej techniky. Drevoplyn je prchavá (plynná) horľavina uvoľnená z paliva. Kotol na drevoplyn využíva spaľovanie drevoplynu na vykurovanie domu.

Proces horenia a splyňovania

Horenie je prudká chemická reakcia, pri ktorej sa z dreva uvoľňuje teplo a svetlo. Vzniká a trvá za určitých podmienok: aby drevo horelo, musí dosiahnuť zápalnú teplotu za prítomnosti vzdušného kyslíka. Najviditeľnejší prejav horenia je plameň, ktorý je stĺpcom horiacich, najmä plynných látok nad povrchom dreva, uvoľňujúcich sa pôsobením teploty.

Činnosť pyrolitického kotla môžeme rozdeliť do troch procesov:

1. Ohrev a vysušenie drevnej hmoty v násypke, pri ktorom dochádza k uvoľňovaniu vodných pár a plynných zložiek.
2. Spaľovanie pevnej zložky (dreveného uhlia).

Drevoplyn vzniká zahrievaním dreva, ale s minimálnym prístupom kyslíka, takže je len vyvíjaný, nie spaľovaný. Výhodou takéhoto prístupu je, že každá fáza spaľovania má vytvorené optimálne podmienky, a to ako v regulovanom množstve primárneho a sekundárneho vzduchu, tak aj v optimálnom rozvrstvení teplôt pre jednotlivé fázy spaľovania.

Fázy horenia dreva

Drevo nehorí stále rovnako. Je dôležité to vedieť a využívať pri kúrení, pretože podľa toho, v ktorej fáze sa proces horenia nachádza, musíte regulovať množstvo privádzaného čerstvého vzduchu do ohniska a odtok spalín do komína.

1. FÁZA: DREVO SA ZAPAĽUJE, PRASKÁ, TVORIA SA V ŇOM TRHLINY A VODA V ŇOM OBSIAHNUTÁ VRIEA ODPAŘUJE SA. V tejto fáze oheň vyžaduje maximálny prísun čerstvého vzduchu. Plameň ohňa je tmavožltý. Vďaka rastúcej teplote zostatková voda v dreve vyvrie do ohniska a v spalinách sa dostane do komína. Pri správnom kúrení musíte dosiahnuť, aby sa ohnisko aj steny komína dostatočne nahriali a aby teplota spalín v komíne presiahla 60 °C - to zabezpečíte naplno otvorenou komínovou klapkou na začiatku kúrenia.

2. FÁZA: ROZKLAD DREVA - SPLYŇOVANIE. Už od teploty 150 °C sa z dreva začínajú uvoľňovať prchavé horľaviny. Čím je teplota ohniska vyššia, tým viac horľavých plynov sa z neho uvoľní a tým je vyššia aj účinnosť spaľovania. Prchavé horľaviny tvoria 80 až 85 % horľaviny drevnej hmoty a spolu s privádzaným vzduchom horia svietivým plameňom nad tuhou zložkou dreva. Vaším cieľom je dosiahnuť, aby všetky uvoľnené prchavé horľaviny dokonale zhoreli. Optimálna teplota pre rozklad dreva začína od 280 °C. Pri nižšej teplote horenia vznikajú látky, ktoré sú zdraviu veľmi škodlivé a poškodzujú koróziou vnútrajšok pece alebo kotla. Pri teplote nad 700 °C sa z dreva uvoľňuje a horí drevoplyn (zmes kysličníka uhoľnatého a vodíka s vysokou výhrevnosťou). Ak je v krbovej vložke alebo kotle sekundárny prívod vzduchu a dá sa samostatne ovládať, môžete v tejto fáze úplne uzavrieť prívod vzduchu pod rošt (primárny prívod vzduchu). Sekundárny prívod vzduchu ale musí ostať naplno otvorený, inak drevo dostatočne neprehorí a nevyužije sa celá jeho energia. Decht, ale aj začiernený šamot v ohnisku alebo začiernené sklo sú len dôkazom nekvalitného a málo účinného horenia.

3. FÁZA: DREVO VYHÁRA NA UHLÍKY, Z KTORÝCH SÁLA TEPLO BEZ VIDITEĽNÉHO PLAMEŇA. Dohára tuhý zvyšok dreva - drevo sa premení na kopu tlejúcich uhlíkov bez plameňov.

Zloženie drevoplynu a spaľovanie

Za určitých podmienok (teplota, prístup vzduchu) dochádza k rozkladu dreva na plynné, kvapalné a tuhé zložky. Plynnou zložkou je v našom prípade drevoplyn, tuhou potom drevené uhlie, vo svojej podstate čistý uhlík. Výhrevnosť látky určujeme podľa chemického zloženia a obsahu horľavých látok. Drevný plyn obsahuje 20% vodíka, 20% horľavého oxidu uhoľnatého, 0-10% metánu a 50-60% nehorľavého dusíka.

Kotly na drevo vybavené (obvykle odťahovým) ventilátorom spaľujú drevo v násypke kotla, v ktorej horí len spodná časť priloženého paliva. Plameň je vedený do trysky, kde sa zmieša so sekundárnym vzduchom a dôjde k spáleniu splodín (tak sa zníži emisná záťaž). Ďalej je plameň vedený výmenníkom tepla, kde odovzdá teplo do vody na kúrenie.

Kotly na drevo a splyňovacie kotly pre ústredné kúrenie

Kotly, ktoré používajú drevo ako palivo, majú jednoduchú operačnú schému, čo zjednodušuje ich prevádzku a opravu. Základom dizajnu je spaľovacia komora, do ktorej sa vložia polená a potom sa zapália. Počas horenia sa pridáva palivo a produkty procesu vychádzajú cez výmenník tepla. Tepelne odolné rúry sa zahrievajú teplom, ktoré odovzdáva teplo telesu pece a potom do miestnosti.

Pod komorou sa nachádza stojan, ktorý zhromažďuje popol. Táto časť zariadenia sa čistí 2-3 krát týždenne, aby sa predišlo upchatiu. Zvyšné palivo sa môže uchovať na ďalšie hnojenie pôdy.

Výhody splyňovacích kotlov na drevo

• Drevený kotol sa ľahko ovláda. Stačí zapáliť oheň a pravidelne pridávať palivo.
• Drevený kotol sa ľahko ovláda. Stačí zapáliť oheň a pravidelne pridávať palivo.
• Kúrenie drevom nevyžaduje získanie špeciálneho povolenia, ako plyn.
• Splyňovacie kotly sú bezpečnejšie ako plynové a elektrické náprotivky, pretože sú vyrobené z tepelne odolných materiálov.
• Náš kotol na drevoplyn H4EKO‑D je určený na spaľovanie veľkých kusov dreva, má účinnosť väčšiu než 90 %, spadá do 5. triedy.
• Navyše ide o ekologický spôsob vykurovania a na kotol môžete získať dotáciu.
• Keď ku kotlu doplníte akumulačnú nádrž, nemusíte doň ani príliš často prikladať. Zohriata voda v akumulačnej nádrži totiž priestor vyhrieva, aj keď neprikladáte.
• Kvalitný kotol vám pri správnej údržbe vydrží desiatky rokov.

Regulácia výkonu a prevencia podchladzovania

V kotli je možné kúriť stáložiarnym spôsobom, tzn. pri udržaní ohňa cez noc bez nutnosti denného rozkurovania v zimnom období. Regulácia výkonu sa vykonáva záklopkou na zadnej strane kotla, ktorá je ovládaná regulátorom výkonu. Tento automaticky podľa nastavenej výstupnej teploty vody (80-90°C) otvára alebo zatvára záklopku. Regulátor výkonu - jedná sa o termostatický retiazkový regulátor spaľovacieho vzduchu pre reguláciu tepelných zdrojov na tuhé palivá, ako je splyňovací kotol.

Vhodným riešením pre optimálnu prevádzku je použitie zmiešavacieho zariadenia, takzvanej čerpadlovej skupiny (Regumat Attack-Oventrop, Atmos Ladomat), alebo samostatného termoregulačného zmiešavacieho ventilu. Obe riešenia umožňujú vytvorenie oddeleného kotlového a vykurovacieho okruhu. Takto sa zabráni podchladzovaniu kotla pod 65°C a tým sa zníži kondenzácia vodných pár, kyselín a dechtov v násypke kotla. Zmiešavacie zariadenie Regumat udržuje konštantnú teplotu vratnej vykurovacej vody vstupujúcej do kotla na 65°C pri nastavení termostatickej hlavice na 5-6 stupni. Pri použití samostatného termoregulačného zmiešavacieho ventilu je možné nastavením klapky regulovať teplotu vykurovacej vody nezávisle na teplote vody v kotle.

Populárne modely zariadení

Za zmienku stoja známe a kvalitné značky kotlov na drevo. Cena kotla na drevo závisí od špecifikácií výrobcu a výrobcu. Ovplyvňuje ju materiál výmenníka tepla a prítomnosť elektroniky, ktorá automatizuje riadenie.

NMK Siberia-Gefest KVO 15 TE váži 115 kg a drží tlak až 2 bary. Zariadenie je vybavené rúrkovým elektrickým ohrievačom s výkonom 4 kW. Zariadenie je vyrobené v kombinácii čiernej a oranžovej farby.

Vysoká účinnosť zariadenia Protherm Bobr 20 DLO umožňuje získať späť náklady na zariadenie úsporou paliva. Zariadenie je vybavené systémami regulácie teploty a tlaku.

Bourgeois-K MODERN-12 - pyrolýzny kotol na drevo. Ovládanie sa vykonáva manuálne, hoci existujú zariadenia s elektronikou. Cena kotla je spôsobená jeho vysokou účinnosťou a schopnosťou pracovať s akýmkoľvek palivom: drevo, uhlie, rašelina atď. Rovnako ako predchádzajúci model, aj Burzhuy-K MODERN-12 je vybavený systémami regulácie teploty a tlaku.

Palivo pre splyňovacie kotly na drevo

Na vykurovanie je potrebné veľa palivového dreva, ale tento materiál je dosť lacný. Pre kotly na drevo sa používa vhodné palivo. Po príprave materiálu sa tento vysuší a potom spracuje na malé polená. Produkt sa skladuje v miestnosti s nízkou vlhkosťou vzduchu.

Kvalita a vlhkosť dreva

Najdôležitejší parameter palivového dreva je vlhkosť. Čerstvo spílené drevo obsahuje 50 - 60 % vody. Čím viac vody drevo obsahuje, tým viac energie je pri horení potrebné na jej odparenie a tým menej energie sa premení na využiteľné teplo. Vysušené drevo je niekoľkokrát výhrevnejšie ako čerstvé. Na kúrenie je potrebné používať drevo s obsahom vody pod 20 percent. To v praxi znamená, že drevo by ste pred spálením mali nechať schnúť asi dva roky, ideálne voľne prevetrávané vonku a prekryté iba zhora proti dažďu a snehu.

Kilogram palivového dreva s vlhkosťou menej ako 20 % je schopný rozdávať 4 kW tepla. Je dôležité sledovať suchosť paliva, inak sa spotreba zvyšuje. Energia uvoľnená pri horení sa znižuje o -1 % na každých +1 % vlhkosti. Ak je vlhkosť palivového dreva 20 %, dostanete o 5 % nižšiu výhrevnosť (20 % - 15 % = 5 %) v porovnaní so suchým palivovým drevom. Vlhkosť čerstvo vyťaženého dreva je 60-70 %!

Výber palivového dreva

Výhrevnosť rôznych druhov tvrdého aj mäkkého dreva je približne rovnaká (asi 14,4 MJ/kg pri vlhkosti 20 percent - to zodpovedá asi 4 kWh/kg). Rozdiel medzi tvrdým a mäkkým drevom je v jeho hustote, ktorá ovplyvňuje najmä objem dávky vkladanej do ohniska. Mäkké drevo má menšiu hustotu, a preto je ho potrebné objemovo viac ako tvrdého dreva. Okrem toho, mäkké drevo rýchlejšie zhorí. Preto si najprv odvážte dávku paliva určenú výrobcom alebo kachliarom a takúto dávku už potom stále používajte.

• Dubové drevo má vysokú výhrevnosť a dlhú dĺžku horenia. Odporúča sa pre ústredné kúrenie a kachle, prípadne kachľové pece.
• Bukové drevo je klasické krbové drevo. Horí pekným plameňom, takmer neiskrí a má mimoriadne vysokú výhrevnosť. Pri spaľovaní vydáva veľmi príjemnú vôňu.
• Drevo brezy je cenené ako krbové drevo. Iskrí veľmi málo, príjemne vonia a vďaka obsahu éterických olejov má farbu plameňa pri horení modrú.
• Smrekové drevo veľmi ľahko vzplanie, ale tiež veľmi rýchlo zhorí. Jeho výhrevná hodnota je vysoká, dĺžka horenia však krátka.
• Na kúrenie sú vhodné aj topoľ či vŕba, ale majú malú hustotu a nízku výhrevnú hodnotu.

Nepoužívajte natieraným, impregnovaným drevom ani drevotrieskou, lebo ich splodiny poškodzujú životné prostredie aj ohniská, dymovody a komíny, sú jedovaté a popol z nich nebudete môcť použiť v záhradách ako hnojivo!

Drevné brikety a pelety

Drevo je východiskovou surovinou aj na výrobu drevných brikiet a peliet. Drevné brikety sa lisujú pod veľkým tlakom bez použitia spojív do rôznych tvarov. Brikety majú dlhý čas horenia a sú minimálne citlivé na vzdušnú vlhkosť, s obsahom vlhkosti len 10 %. Pri kúrení briketami je dobré vedieť, že požadovanú výhrevnosť možno po veľmi dlhý čas dosiahnuť len pri plne uzavretom prívode vzduchu.

Drevné pelety sú menšie výlisky z rovnakej suroviny na báze dreva. Priemerná výhrevnosť drevných peliet sa pohybuje okolo 16,5 MJ/kg. Pelety pri vykurovaní produkujú málo popola. Kotol na pelety je vybavený zásobníkom, ktorý naplníte a nemusíte sa o nič ďalšie starať. Zapaľovanie a prikladanie je automatické.

Prevádzka a údržba splyňovacieho kotla

Správne kúriť sa treba naučiť. Nie je to nič zložité, ale treba poznať niekoľko dôležitých zásad a dodržiavať ich. Odmenou vám bude oveľa menej práce a výdavkov a oveľa viac tepla a pohody.

Ako zakladať oheň

Pri zakladaní ohňa sa drevo najlepšie rozhorí vtedy, keď k nemu priteká vzduch zo všetkých strán. Preto drevo pred zapálením uložte do ohniska tak, že na dno ohniska uložte väčšie nakálané polená hrúbky cca 10 - 12 cm. Na ne dáte asi 0,5 kg tenkých polienok alebo triesok (ideálne z mäkkého dreva) a medzi ne vložte pevný voskový podpaľovač. Papier používajte pri rozkurovaní čo najmenej, pretože z neho ostáva veľa popola. Tento spôsob zapaľovania sa vám môže zdať nezvyčajný. Drevo postupne prehára zhora nadol, horí dlhšie, čistejšie a komín sa rýchlejšie „naštartuje“. Pri tomto spôsobe zakladania ohňa vzniká oveľa menej dymu a emisií než pri tradičnom zapaľovaní (zdola papierom).

Pred podpaľovaním je najprv potrebné rýchlo rozohriať komín na príslušnú teplotu, aby vznikol potrebný ťah. Ak pec dymí, aj keď je horúca, miestami presakuje dym aj po jej rozohriati a horenie v ohnisku je slabé, potom je pravdepodobné, že popol sa usadil v záhyboch vnútorných ťahov a spôsobil ich upchatie. V takom prípade je potrebné pec vyčistiť (odstrániť sadze).

Ako a kedy prikladať

Životnosť krbu, pece, sporáka alebo kotla závisí od dodržiavania stanovených dávok dreva výrobcom alebo kachliarskym majstrom. Najviac reklamácií a poškodení vzniká práve kvôli ich prekurovaniu vysokými dávkami dreva. Hodinovú dávku dreva pre krb si viete približne odhadnúť - stačí vydeliť výrobcom stanovený nominálny výkon hodnotou 2,8 kWh (to je využiteľná energia z 1 kg dreva pri účinnosti 70 percent). Napríklad, pre krb s nominálnym výkonom 12 kW je to 4,3 kg dreva.

Ďalšiu dávku nevkladajte do ohniska skôr, než dohorí predchádzajúca dávka! Dvierka sa počas horenia neotvárajú - výnimkou sú také dvierka, ktoré zároveň privádzajú do ohniska vzduch na horenie. Pec sála teplo 12 hodín, aj keď drevo horí zvyčajne len asi 1,5 hodiny.

Pozor: V predčasne uzavretom ohnisku kachľovej pece zostávajúci horľavý materiál nezhorí, ale rozkladá sa pomaly v prostredí s nedostatkom kyslíka, čím sa ohnisko a ťahy plnia horľavými plynmi. Akonáhle sa tieto nespálené plyny dostanú do kontaktu so vzduchom, vzplanú a vybuchnú. Tento výbuch je niekedy takého rozsahu, že spôsobí úplné poškodenie kachľovej pece, jej rozbitie, prasknutie, čo spôsobí nemalé zdesenie a niekedy aj vážne zranenia.

Ako regulovať prívod vzduchu a odvod spalín

Správne nastavenie prívodu vzduchu na horenie do ohniska a odvodu spalín z ohniska do komína je kľúčom k efektívnemu kúreniu. Pred zapálením ohňa v peci naplno otvorte komínovú klapku a prívod vzduchu do ohniska (ak má pec okrem dvierok do ohniska aj dolné dvierka na vyberanie popola, pootvorte ich). V prvej fáze horenia nikdy neuzatvárajte prívod vzduchu do ohniska ani komínovú klapku! Keď už drevo dobre horí, postupne privierajte prívod vzduchu do ohniska. Plamene by v tejto fáze mali byť svetložlté - ak je plameň tmavočervený až purpurový, spaľovaciemu procesu chýba kyslík a vtedy musíte viac otvoriť klapku.

Keď zhasnú posledné plamene nad tlejúcimi uhlíkmi (tretia fáza horenia), úplne zavrite prívod vzduchu na horenie do ohniska aj komínovú klapku a nechajte dávku dohorieť. Obmedzíte tak únik tepla cez dymovody a komín von a umožníte krbu alebo peci maximálne sálať. Po spálení uhlíkov má byť vnútorný povrch ohniska bledý - začmudené ohnisko signalizuje nesprávne horenie (vlhké drevo, nedostatok vzduchu počas horenia, predčasne uzavreté klapky a podobne).

Na spálenie 1 kg suchého dreva potrebujete 12,4 m³ vzduchu. Pri priemerne veľkej peci potrebujete na jeden cyklus kúrenia 136 m³ vzduchu, čo predstavuje celkový objem vzduchu v miestnosti s podlahovou plochou 50 m²!

Údržba kotla a komína

Každý vykurovací systém si vyžaduje pravidelnú kontrolu, údržbu a čistenie. Kotol sa čistí každý týždeň. To pomôže udržať vysokú účinnosť pece. Každých pár mesiacov sa čistí komín. Popolník sa čistí pri jeho hromadení. Dbajte na pravidelné vynášanie popola z popolníka alebo ohniska. Je to dôležité najmä pri krboch, kde plný popolník blokuje prívod dostatočného množstva spodného vzduchu do ohniska. Raz za 5-6 mesiacov vyčistiť komín, čo zlepšuje odstránenie škodlivých produktov spaľovania.

Vyhláška č. 401/2007 stanovuje užívateľom krbov alebo pecí povinnosť zabezpečiť každé 4 mesiace kontrolu alebo čistenie dymovodov a komína. V prípade poistnej udalosti poisťovňa vyžaduje potvrdenie o pravidelnej údržbe krbu, pece či kotla.

tags: #pec #na #ustredne #kurenie #drevoplyn