Ako zmerať účinnosť spaľovacieho zariadenia a možno účinnosť nejako zvýšiť?

Jedným z najdôležitejších parametrov, ktorý ukazuje na kvalitu akéhokoľvek zariadenia, je jeho účinnosť. Pokiaľ hovoríme o účinnosti spaľovacieho zariadenia, ktoré používame na vykurovanie domácností, je zrejmé, že s rastúcou účinnosťou bude klesať spotreba paliva, a teda aj náklady na palivo. Obdobne môžeme konštatovať, že so znižujúcou sa účinnosťou musíme do spaľovacieho zariadenia priložiť viac paliva, aby sme sa rovnako ohriali.

Bežný užívateľ má minimálnu predstavu o tom, s akou účinnosťou pracuje jeho spaľovacie zariadenia tj. kachle, krb, krbová vložka, sporák či kotol. Viete, že ak kúrite v otvorenom kozube, cca 90% tepla nevyužijete pre vykurovanie, ale jednoducho povedané "vyletí komínom"? Áno, otvorený krb má účinnosť približne len 10%. Chcete vedieť, s akou účinnosťou doma kúrite Vy? Cieľom tohto článku je ponúknuť jednoduchý postup, ktorý umožní orientačné stanovenie účinnosti Vášho spaľovacieho zariadenia v domácich podmienkach.

Účinnosť spaľovacieho zariadenia vyjadruje mieru efektívnosti využitia energie obsiahnutej v palive pre potreby vykurovania. Účinnosť možno stanoviť buď priamou, a alebo nepriamou metódou.

Priama metóda stanovenie účinnosti vychádza z úvahy, že účinnosť spaľovacieho zariadenia pre vykurovanie vyjadruje pomer medzi využitou energiou (to je množstvo energie - tepla - čo sme spálením paliva získali a využili pre vykurovanie) a privedenú energiou (to je množstvo energie v palive - výhrevnosť a spotreba paliva). Priame stanovenie je presná metóda, ktorá je však s ohľadom na problematickosť "domáceho" stanovenie hodnoty výkonu pre bežného užívateľa ťažko použiteľná.

Nepriama metóda stanovenie účinnosti je založená na nasledujúcej úvahe: ideálny stroj či zariadenie pracuje s účinnosťou 100%, v skutočnosti však žiadne reálne zariadenie nie je perpetum mobile a jeho účinnosť je teda vždy menšia ako 100%. Skutočná účinnosť je nižšia o rôzne straty, takže môžeme povedať, že účinnosť je rovná 100% mínus súčet jednotlivých strát v%. Ak stanovíme hlavný straty, môžeme relatívne spoľahlivo stanoviť účinnosť aj v domácich podmienkach.

Najdôležitejšie faktory z hľadiska účinnosti:

• izolácia domu či vykurovanej miestnosti
• dokonale tesné ohnisko
• druh dreva a% vlhkosti spaľovaného dreva
• veľkosť sálavej plochy
• spôsob ovládania kachieľ

Zjednodušene môžeme u malých spaľovacích zariadení hovoriť o týchto stratách:

• Strata spôsobená únikom horľaviny v tuhých zvyškoch (v popole) - čierny popol obsahuje ešte horľavinu, ktorá by mohla zhorieť, ak ho vyhodíme do popolnice, už nás nezahreje. Pri spaľovaní koksu niekedy dochádza ku spekaniu a nedokonalému vyhorenia a táto strata môže dosiahnuť viac ako 10%. Pokiaľ na rošt priložíme palivo, ktoré obsahuje veľký podiel jemných častíc (netriedené uhlie), môže táto časť prepadnúť do popolníka a pokiaľ v ňom nedohorí, výrazne sa strata horľavinou v popole navýši. U teplovodných kotlov sa táto strata väčšinou pohybuje v rozmedziach od 2 do 4%. Pri spaľovaní dreva u krbových kachlí môžeme počítať s hodnotou okolo 0,5%.
• Strata spôsobená únikom horľaviny v spalinách. Cieľom každého používateľa spaľovacieho zariadenia je dokonalé spálenie horľaviny, ktorá je obsiahnutá v palive (uhlík, vodík). Ak je spaľovanie dokonalé, uhlík (C) zhorí na oxid uhličitý (CO2) a vodík (H) na vodu (H2O). Ak je spaľovanie nedokonalé, uhlík zhorí len na jedovatý oxid uhoľnatý (CO) alebo nezhorí vôbec (sadze). Typickým produktom nedokonalého spaľovania sú tiež rôzne uhľovodíky (CxHy). CO a CxHy sú horľavé plyny a ak nezhoreli, nemohli odovzdať energiu, ktorá je v nich obsiahnutá (výhrevnosť [J / m3]). Zjednodušene povedané, z paliva, ktoré nespálime, sa neohreje. U krbových kachlí pri koncentrácii CO do 0,1% (veľmi dobrá kachle ) bude táto strata približne do 1%, ale v prípade horšieho spaľovania pri koncentrácii CO okolo jedného percenta (objemové), môže táto strata dosiahnuť hodnôt až 6%.
• Strata spôsobená únikom tepla z tuhých zvyškov. Dochádza k nej vtedy, pokiaľ z popolníka dávame von horúci popol, ktorý pri chladnutí postupne odovzdá teplo do okolia. Pri zariadeniach s jednorazovou dopravou paliva do kotla a kachlí k tomuto bežne nedochádza, preto môžeme uvažovať s nulovou hodnotou.
• Strata spôsobená zdieľaním tepla do okolia stenami kotla. Primárnym cieľom teplovodného kotla je odovzdať teplo spalín vykurovacej vode a nie vykurovať kotolňu. Záleží na tepelnej izolácii stien kotla, veľkosti a teplote povrchu kotla. U bežných teplovodných kotlov táto strata nie je väčšia ako 2%. Čím je táto strata väčšia, tým je v kotolni teplejšie. U krbu, krbových a kachľových pecí, krbovej vložky a kuchynských sporákov nejde o stratu, pretože to sú zariadenia, ktorých cieľom je ohrievanie vzduchu v miestnosti, kde sú inštalované. U týchto zariadení sa jedná o výkon zariadenia a to je to, čo chceme a na čo je zariadenie určené.
• Strata spôsobená únikom tepla v spalinách tzv. Komínová strata (strata citeľným teplom spalín). Komínová strata predstavuje tú časť tepla, ktoré tzv. "Vyletí komínom". Teplo spalín ešte mohlo ohriať vykurovaciu vodu pre radiátor alebo vzduch vo vykurovanom priestore, ale z nejakého dôvodu sa tak nestalo. Pri dobre pracujúcich spaľovacích zariadení je táto strata úplne dominantné (najväčší). Preto sa budeme v ďalšej časti tohto článku zaoberať iba komínovú stratou a iné straty zanedbáme.

Veľkosť komínové straty najviac ovplyvňujú dva parametre:

• teplota spalín
• množstvo spalín, bez ktorých znalosti nie sme schopní účinnosť spaľovacieho zariadenia stanoviť

1. Príklad umiestnenie teplomera za krbovými kachľami - ak hovoríme o teplote spalín, tak sa jedná o teplotu, ktorú majú spaliny za spaľovacím zariadením (medzi zariadením a komínom). Bez informácie o teplote spalín, nie je možné stanoviť účinnosť zariadenia. Tu môže nastať komplikácie s nájdením vhodného a prístupného miesta ku dymovodu. Orientačne si však môžeme vystačiť aj s meraním povrchovej teploty dymovodu za pomoci dotykových teplomerov.
2. Stanovenie množstvo spalín predstavuje v porovnaní so stanovením ich teploty výrazne zložitejšia úloha. Meranie nie je ľahké, ale na druhú stranu je zrejmé, že množstvo spalín úzko súvisí s tým, koľko spaľovacieho vzduchu sa do spaľovacieho zariadenia privádza (vo väčšine prípadov nasáva), teda s akým prebytkom spaľovacieho vzduchu (pomer množstva vzduchu skutočného k množstva vzduchu teoreticky potrebného ) pracujeme. Množstvo spalín je približne rovnaké ako množstvo spaľovacieho vzduchu. Každé spaľovacie zariadenie má oblasť s optimálnym prebytkom spaľovacieho vzduchu, kedy dosahuje najlepších parametrov. Množstvo spaľovacieho vzduchu je ovplyvnené nielen nastavením všetkých regulačných prvkov pre prívod spaľovacieho vzduchu (klapky a pod.) A parametre komína, ale je tiež dôležité vedieť, ako je naša spaľovacie zariadenia tesné. Ak uzavrieme všetky regulačné prvky prívodu primárneho, sekundárneho popr. terciárneho spaľovacieho vzduchu (vykonám test tesnosti) a plameň horí ďalej a viditeľne nezhasne (možné otestovať len u spaľovacieho zariadenia s presklenými dvierkami), je zrejmé, že vzduch je nasávaný mimo tieto regulačné prvky a nemá zmysel ich nastavovať, pretože nič neregulujú. Tieto netesnosti je potreba nájsť a odstrániť. Jednoduchou metódou hľadanie netesností je priblíženie zdroja dymu (napr. Zapálená cigareta) ku spaľovaciemu zariadenia, v ktorom horí palivo a vyhľadávanie miesta kde je dym nasávaný do kachlí či kotla. Vo väčšine prípadov býva najväčší zdroj netesností v dvierkach a pre jej odstránenie stačí vymeniť tesniace šnúry na prikladacích dvierkach a vymeniť nalepovacie tesnenie u popolníkov a skiel. Až budeme mať vzduch pod kontrolou - zmena nastavenia regulačných prvkov sa viditeľne odrazí na zmene veľkosti a farbe plameňa. Regulačnými prvkami môžeme potom nastaviť a ovplyvniť intenzitu a kvalitu. Cieľom utesnenie netesností je obmedzenie prívodu falošného vzduchu, ktorý negatívne ovplyvňuje prevádzku zariadenia. Cieľom však nie je úplné zamedzenie prívodu vzduchu do zariadenia, ale obmedzenie prívodu falošného vzduchu do nevhodných miest v spaľovacej komore zariadení. Regulačné prvky umožní priviesť dostatočné množstvo vzduchu na to správne miesto v spaľovacom zariadení. Regulačné prvky uzatvárame len pri teste tesnosti, nikdy nie po priložení paliva.
3. Ďalej máme ďalšie možnosti zvýšenia účinnosti, ak znížime teplotu spalín, ktoré vychádzajú z kachlí, znížime množstvo tepla odchádzajúceho komínom von a tým opäť zvýšime účinnosť. Teplotu spalín znížime množstvom spaľovaného paliva (musíme menej prikladať), nastavením regulačných prvkov prívodu spaľovacieho vzduchu a intenzitou chladenia kachlí. Pri klasických krbových kachlí je chladenie plášťa problematické, u teplovodných kachlí môžeme zvýšiť prietok vykurovacej vody, znížiť teplotu vratnej vody. U teplovzdušných krbových vložiek intenzitu chladenia zvýšime otvorením všetkých klapiek pre prívod ohriateho vzduchu do miestnosti alebo zapnutím ventilátora ohrievaného vzduchu. Ak teplotu spalín znížime na hodnotu 250 ° C, dostaneme sa na účinnosť okolo 70%. Pri teplote 200 ° C by bola účinnosť okolo 77%.
4. Teplotu spalín by sme u krbových kachlí mali udržiavať v rozsahu od 150 do 250 ° C. U teplovodných kotlov by to malo byť cca od 150 do 200 ° C. Pokiaľ bude teplota príliš vysoká, "vyletí" nám veľa tepla komínom a máme veľkú komínovú stratu. Ale pozor, teplotu spalín nemôžeme znižovať donekonečna, pretože ak budú spaliny príliš chladné (pod 150 ° C, záleží na zloženie spalín - obsah vody a SO3), môže dôjsť ku kondenzácii dechtových látok a vodnej pary a pri nízkej teplote spalín môže dôjsť aj ku zníženie komínového ťahu. Kondenzácia znižuje životnosť komína a spaľovacieho zariadenia. Opäť sa tu jedná o kompromis, kedy spalinám odoberieme čo najviac tepla pre potreby vykurovania, ale len do tej miery, aby nám nezkorodoval kotol či kachle a komín "prežil" (korózia, vlhnutia muriva).

Zdroj a celý článok: www.vytapeni.tzb-info.cz