Bezpieczna instalacja z kotłem na paliwo stałe


Wraz z rosnącą popularnością kotłów na paliwa stałe obserwuje się niepokojącą tendencję do „usprawniania” instalacji grzewczych, w których mają one pracować. Skutki – poważne wypadki, a nawet ofiary śmiertelne.

Wraz ze wzrostem temperatury wody wzrasta też jej objętość. Jeśli w instalacji nie przewidzi się dla niej odpływu, podgrzana woda będzie parła na ścianki rur i wymiennika kotła z tak dużą siłą, że nastąpi ich rozerwanie. Efekty przypominają zwykle wybuch granatu. Dlatego instalacja musi być wykonana tak, aby było w niej miejsce na pojawiający się po uruchomieniu kotła nadmiar wody. W instalacjach z kotłem na paliwo stałe musi się w tym celu znaleźć element zwany otwartym naczyniem wzbiorczym.
W instalacjach z kotłami gazowymi i olejowymi naczynie wzbiorcze może być zamknięte. Dzięki temu eliminuje się kontakt wody w instalacji z powietrzem. Zawarty w nim tlen rozpuszcza się bowiem w wodzie, powodując przyspieszoną korozję elementów instalacji. Jej praca w systemie zamkniętym jest zatem jak najbardziej wskazana. Niestety, systemy zabezpieczeń instalacji grzewczych naczyniami wzbiorczymi zamkniętymi opracowane dla kotłów gazowych i olejowych (wyposażonych w specjalne urządzenia zabezpieczające przed wzrostem temperatury wody) są niewystarczające w instalacjach z kotłami na paliwa stałe. Ilość ciepła zakumulowanego w załadowanej do kotła porcji węgla lub drewna jest tak duża, że nawet całkowite odcięcie dopływu powietrza do komory spalania (regulacja dopływu powietrza to jedyny powszechnie stosowany sposób automatycznego sterowania pracą kotłów na paliwa stałe) nie spowoduje natychmiastowego spadku temperatury wody w kotle, co więcej, przez pewien czas będzie ona nadal rosła.
Wielu wykonawców, często domorosłych, bez większego doświadczenia, nie zdaje sobie sprawy, jak niebezpieczne może być bezpośrednie włączenie kotła na paliwo stałe (dotyczy to także kominków z płaszczem wodnym) do instalacji systemu zamkniętego zabezpieczonej tylko przeponowym naczyniem wzbiorczym i zaworem bezpieczeństwa. Zabezpieczenie kotła na paliwo stałe otwartym naczyniem wzbiorczym nakazuje nie tylko zdrowy rozsądek, lecz także rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, którego §133 pkt 7 brzmi: „Zabrania się zasilania z kotła na paliwo stałe instalacji ogrzewczych wodnych systemu zamkniętego, wyposażonych w przeponowe naczynia wzbiorcze”.

Jak prawidłowo wykonać instalację?


Przestrzeń, w której znajduje się podgrzewana woda, musi być połączona z atmosferą. Rozszerzająca się pod wpływem wzrostu temperatury woda może wówczas przelewać się przez otwór w naczyniu znajdującym się w najwyższym punkcie instalacji. Dzięki temu podczas podgrzewania wody ciśnienie w instalacji się nie zmienia. Istotny jest prawidłowy dobór średnic rur w instalacji zabezpieczającej kocioł, tak aby miały one dostatecznie dużą przepustowość. Sposób ich obliczenia i szczegółowe dane do doboru urządzeń zabezpieczających instalacje grzewcze znajdują się w Polskiej Normie PN-91/B-02413. Każdy instalator powinien bezwzględnie montować urządzenia dobrane na podstawie wyników obliczeń przeprowadzonych zgodnie z nimi. Zobowiązuje do tego rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, w szczególności §133 pkt 3: „Instalacja ogrzewcza wodna powinna być zabezpieczona przed nadmiernym wzrostem ciśnienia i temperatury, zgodnie z wymaganiami Polskich Norm dotyczących zabezpieczeń instalacji ogrzewań wodnych”.

Naczynie wzbiorcze

To stalowy zbiornik w kształcie walca lub prostopadłościanu. Jego pojemność musi być tak duża, aby przejąć wzrost objętości wody podgrzanej od temperatury początkowej (20°C) do maksymalnej temperatury występującej w instalacji grzewczej – nawet 100°C, jeśli jest zasilana kotłem na paliwo stałe. Taka zmiana temperatury oznacza wzrost objętości wody o mniej więcej 4%. Zatem jeśli instalacja napełniona jest 1 m³ wody, to po osiągnięciu temperatury 95°C objętość wody wzrośnie o 38 l. Gdyby nie mogła ona wypłynąć z rur, nastąpiłby znaczny wzrost ciśnienia w instalacji, prowadzący do jej rozerwania w najsłabszym punkcie. Aby woda nie wypływała z instalacji podczas jej normalnej pracy, spód naczynia wzbiorczego musi się znaleźć co najmniej 30 cm nad najwyższym punktem tej części instalacji, w której krąży woda. Woda w naczyniu wzbiorczym stoi nieruchomo, nie jest zatem podgrzewana w kotle i jej temperatura zrównuje się z temperaturą otoczenia. Dlatego trzeba pamiętać, że woda w naczyniu wzbiorczym umieszczonym w nieogrzewanym pomieszczeniu (na przykład na strychu) może zamarznąć, a to uniemożliwiłoby pracę instalacji. Jeśli nie można znaleźć miejsca na naczynie w pomieszczeniu ogrzewanym, to przynajmniej trzeba je zaizolować termicznie.

Rura bezpieczeństwa

Naczynie wzbiorcze łączy z kotłem rura bezpieczeństwa. Dla kotłów o mocy do 30 kW jej średnica nominalna powinna wynosić minimum 25 mm. Na odcinku od kotła do połączenia z dolną częścią naczynia wzbiorczego może ona być jednocześnie rurą wzbiorczą (zamiast dwóch rur prowadzi się jedną, ale tylko wtedy, gdy w instalacji pracuje nie więcej niż jedno źródło ciepła). Najlepiej, by była poprowadzona pionowo nad kotłem. Jeśli konieczne jest poprowadzenie rury w bok (w żadnym wypadku nie można prowadzić jej od kotła w dół!), należy pamiętać, że odcinek poziomy nie może być zbyt długi oraz że konieczne może być zwiększenie jej średnicy – zgodnie z zaleceniami normy. Wszelkie załamania rury bezpieczeństwa powinny być wykonane przy użyciu łagodnych łuków, a nie zwykłych kolan. Bardzo ważne jest, aby na całej długości rury bezpieczeństwa nie znalazły się żadne elementy mogące utrudnić przepływ wody, w szczególności zawory odcinające. Ta zasada jest bardzo często łamana przez instalatorów. Umieszczają oni zawory odcinające przy kotle, żeby można było zdemontować go bez opróżniania instalacji z wody. Tłumaczą inwestorowi, że wystarczy pamiętać, aby pozostawały one zawsze otwarte, to nie będzie wtedy żadnych problemów. A przecież instalacja z zaworem na rurze wzbiorczej jest niezgodna z przepisami. Niestety, często zdarza się, że z różnych przyczyn podczas rozpalania w kotle zawór ten pozostaje zamknięty. W takiej sytuacji palacz trafia do szpitala z poparzeniami; czasem kończy się to jeszcze gorzej.

Rura odpowietrzająca

W najwyższym punkcie naczynia wzbiorczego lub na rurze przelewowej musi się znaleźć rura odpowietrzająca o średnicy 15 mm w kształcie fajki. Tą drogą uchodzi powietrze wypychane przez wodę napływającą do naczynia wzbiorczego. Kiedy temperatura wody się zmniejsza i maleje jej objętość, przez tę rurę powietrze jest zasysane do instalacji. To właśnie dzięki rurze odpowietrzającej, która stanowi połączenie z atmosferą, w instalacji nie wzrasta ciśnienie. Dlatego nie można jej nigdy zatykać ani ograniczać stopnia jej otwarcia.

Rura przelewowa, sygnalizacyjna i cyrkulacyjna
Do odprowadzenia z instalacji nadmiaru wody służy rura przelewowa. Musi mieć średnicę nie mniejszą niż rura bezpieczeństwa i nie można montować na niej żadnych zaworów. Wypływ z niej musi być swobodny: prowadzi się ją od naczynia wzbiorczego w dół do kotłowni wraz z rurą sygnalizacyjną, aby osoba obsługująca kocioł mogła obserwować ewentualny przelew wody i zareagować, ograniczając dopływ powietrza do paleniska. Rura sygnalizacyjna powinna być zakończona na dole zaworem odcinającym. Montuje się na niej hydrometr pokazujący wysokość słupa wody, co umożliwia kontrolę jej poziomu w naczyniu wzbiorczym.
Dzięki rurze cyrkulacyjnej w naczyniu wzbiorczym odbywa się ruch wody. Utrudnia to jej zamarznięcie, gdy naczynie jest umieszczone w nieogrzewanym pomieszczeniu.
Jeśli dojdzie do przelania się wody z naczynia, po ostygnięciu trzeba oczywiście uzupełnić jej objętość. Aby odbyło się to automatycznie, można doprowadzić do naczynia wzbiorczego zimną wodę i na jej dopływie zamontować samoczynny zawór pływakowy.

Dlaczego nie zawór bezpieczeństwa?

Ogromnym błędem jest zastępowanie rury odpowietrzającej automatycznym odpowietrznikiem, a rury przelewowej zaworem bezpieczeństwa. Niestety, wielu instalatorów proponuje takie rozwiązania inwestorom obawiającym się o trwałość instalacji otwartej, w której woda stale kontaktuje się z tlenem zawartym w powietrzu. Po takiej modyfikacji instalacja przestaje być otwarta i staje się niebezpieczna! Znanych jest wiele przypadków, gdy takie instalacje wybuchały (ważące kilkaset kilogramów kotły wylatywały z kotłowni razem z drzwiami...), a przynajmniej ulegały rozszczelnieniu, czego skutkiem był prysznic z wrzącej wody.
Dlaczego zawór bezpieczeństwa jest nieskuteczny w instalacji z kotłem na paliwo stałe? Bo otwiera się dopiero pod wpływem wysokiego ciśnienia, kiedy temperatura wody w kotle jest już niebezpiecznie wysoka (powyżej 100°C), a czasami nie otwiera się w ogóle, gdyż są to urządzenia zawodne. Bardzo często zdarza się, że ciśnienie otwarcia zaworu bezpieczeństwa jest wyższe niż ciśnienie powodujące rozerwanie elementów kotła, który z założenia miał pracować w instalacji otwartej i nie musiał być odporny na wysokie ciśnienie (warto zwrócić uwagę na dopuszczalne ciśnienie pracy kotła podane w instrukcji obsługi).
Nie powinniśmy się zgadzać na uproszczenia systemu zabezpieczającego, pamiętając, że instalator najczęściej chce ułatwić sobie pracę lub po prostu nie ma dostatecznej wiedzy, a nie troszczy się o naszą kieszeń (koszt rur potrzebnych do wykonania zabezpieczenia zgodnie z normą to niewiele więcej niż kilkadziesiąt złotych). Nie warto na własnej skórze sprawdzać, czy proponowany pomysł racjonalizatorski jest dobry.

Kocioł na paliwo stałe w systemie zamkniętym

Są sposoby zabezpieczenia instalacji z kotłem na paliwo stałe pracującej w układzie zamkniętym. Opisano je w Polskiej Normie PN-EN 303-5, 


. Wzbudzają one w naszym kraju wiele kontrowersji, bowiem dopuszczane przez tę normę rozwiązania są w sprzeczności z rozporządzeniem w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Nie wnikając w to, który zapis jest ważniejszy, trzeba zwrócić uwagę, że zgodnie z normą w takiej instalacji mogą pracować tylko specjalne kotły, które zostały do tego odpowiednio przystosowane. Muszą być odporne na wysokie ciśnienie panujące w instalacji zamkniętej, a urządzenia do odprowadzania nadmiaru ciepła powinny stanowić ich standardowe wyposażenie. Kocioł musi zostać przebadany wraz z tym urządzeniem, zanim całość zostanie dopuszczona do sprzedaży i stosowania. Wykonanie zabezpieczenia umożliwiającego pracę kotła na paliwo stałe w instalacji zamkniętej we własnym zakresie, bez zbadania jego skuteczności przez przeszkolonych fachowców (w praktyce ważne są tylko badania wykonane przez laboratoria mające certyfikat Polskiego Centrum Akredytacji) nadal nie gwarantuje bezpieczeństwa i bez wątpienia jest niezgodne z prawem. Zdecydowana większość kotłów na paliwa stałe sprzedawana w Polsce nie jest przystosowana do pracy w instalacjach zamkniętych! Dotyczy to także kotłów z automatycznym dozowaniem paliwa. Tłumaczenie instalatora, że wykonał on już wiele instalacji, w których takie kotły zabezpieczył zaworami bezpieczeństwa oraz dużym naczyniem przeponowym i działają one bez zarzutu, można porównać do opowieści kierowcy, że wielokrotnie jeździł samochodem pod wpływem alkoholu i nikomu nic się nie stało. Chyba nikt przy zdrowych zmysłach nie wyciągnie z tego wniosku, że jazda po pijanemu jest bezpieczna?!
Jedynym dopuszczalnym sposobem połączenia kotła na paliwo stałe z instalacją zamkniętą jest rozwiązanie z zastosowaniem wymiennika ciepła rozdzielającego instalację na dwa obiegi – z kotłem zabezpieczonym otwartym naczyniem wzbiorczym i z grzejnikami zabezpieczonymi naczyniem przeponowym.

ZABEZPIECZENIE KOTŁA OTWARTYM NACZYNIEM WZBIORCZYM
Tak powinno wyglądać zabezpieczenie kotła na paliwo stałe. Nie ma w nim żadnych zaworów, a rura bezpieczeństwa powinna wychodzić bezpośrednio z kotła. Nie można zrezygnować z któregokolwiek z przedstawionych tu elementów ani zastąpić go innym urządzeniem.


Systemy instalacji z kotłem na paliwo stałe


Zabezpieczenie instalacji i sposób połączenia w niej grzejników należy wykonać według poniższych schematów. Instalacja z rozdziałem górnym zapewnia nieco większe ciśnienie czynne, dlatego sprawuje się lepiej, jeśli przepływ wody ma się odbywać grawitacyjnie. Instalacje wyposażone w pompę obiegową wykonuje się zwykle z rozdziałem dolnym.

Instalacja z rozdziałem górnym.

Instalacja z rozdziałem dolnym.



Instalacja w domu parterowym

Instalacja grzewcza grawitacyjna (bez pompy obiegowej) może być wykonana także w domu parterowym bez piwnic.



Popularne posty z tego bloga

Drewniany balkon

Jak zrobić .Czapka kominowa.

Polskie chałupy. O tradycji architektonicznej wsi