KOTOL NA BIOMASU

Kotlom na biomasu sa rozumie kotol, ktorý spaľuje pevné palivo teda biomasu (biologický materiál pochádzajúci zo živých alebo v minulosti žijúcich rastlín alebo materiálov na rastlinnej báze) ako napríklad drevo, drevené brikety, štiepka, drevené pelety, rastlinné pelety, obilniny, uhlie, piliny a rôzne iné palivá rastlinného pôvodu.

Takéto kotly spaľujúce biomasu určené predovšetkým pre domácnosti môžeme podľa konštrukcie rozdeliť do 3 základných skupín:

Prehorievacie kotly - kotly s klasickou konštrukciou, v súčasnosti pomaly, ale isto miznú z trhu nakoľko väčšina z nich už vzhľadom ku svojej konštrukcii nespĺňa stále prísnejšie emisné normy. Neobsahujú žiadnu elektroniku, sú prevažne ovládané iba automatickým regulátorom ťahu pripojenom retiazkou o dvierka dusivky. Typickým predstaviteľom takéhoto typu kotlu bol legendárny český liatinový VIADRUS (obr. vľavo). Okrem liatinových kotlov sa vyrábajú kotly aj z ocele či v niektorých prípadoch aj z nereze. V minulosti platilo, že liatina je vydrží "večnosť", čo bola v porovnaní s oceľovými kotlami aj pravda, no v posledných 15 rokoch bolo prakticky takmer jedno či ste kúpili kotol liatinový alebo oceľový, ich životnosť bola približne na rovnakej úrovni.

V prehorievacích kotloch prehorieva palivo v nakladacej komore a plameň spolu so spalinami unikajú smerom hore. Pre efektívnejšie využitie tepla sa plameňu kladú zavodnené "prekážky" (obr. vpravo) tak, aby pomedzi ne putoval plameň resp. horúce spaliny a odovzdalo sa z nich čo najviac tepla do vykurovacej vody. Takýmito "prekážkami" zvyšujeme tzv. účinnosť čo v jednoduchosti znamená, koľko tepla získame z určitého množstva paliva. Účinnosť je udávaná v percentách a je to jeden zo základných technických údajov kotla. Pre bližsie vysvetlenie si uvedieme príklad kde porovnáme dva kotly, Kotol1 s účinnosťou 70% a druhý Kotol2 s účinnosťou 85%. Naložíme do nich rovnaké množstvo dreva, pre naše porovnanie to bude 10kg. Percento účinnosti vyjadruje koľko percent z daného množstva dreva/paliva efektívne využijeme na výrobu teplej vody (resp. tepla) a koľko sa naopak nevyužije (t.j. koľko unikne do komína). V prípade Kotla1 sa z 10kg dreva využije efektívne energia len zo 7kg a zvyšné teplo z 3kg dreva ostane nevyužité (t.j. "ujde" nám do komína). V prípade Kotlu2, kde je účinnosť vyššia využijeme efektívne 8,5kg energie z paliva a zvyšných 1,5kg ostane nevyužitých. Tento ukazovateľ taktiež uvádza nakoľko je daný kotol úsporný. Čím vyššia účinnosť tým úspornejší je kotol.

Tieto typy kotlov sa vyznačovali nižšou efektivitou resp. účinnosťou približne 70-80%, preto mnohé z nich nespĺňali prísne emisné normy a prestali ich vyrábať.

Odhorievacie kotly - podobne ako predchádzajúci typ kotlov, aj tieto sa pomaly vytrácajú z predajní vykurovacej techniky. Majú síce trošku navrch oproti prehorievacím kotlom pretože pri prehorievacom kotle spaliny postupne prechádzajú cez vrstvu paliva, ktorá je nad ním. Aj preto je regulácia výkonu a celého procesu horenia značne obmedzená. Odhorievací kotol funguje na princípe kde je palivo plynule doplňované zvrchu, viď obrázok, pričom spaliny neprechádzajú cez vrstvu
paliva, ale unikajú mimo do odvodovej komory spalín. Dá sa teda hovoriť aj o istej regulácii výkonu vďaka roštu ktorý zaisťuje dávkovanie paliva. Na účinnosti to síce revolúciu neurobí, ale predsa len je o niečo vyššia 75-85% než v prípade prehorievacích kotlov. V súčasnosti (2021) to ale rovnako nestačí pre splnenie stále prísnejších emisných noriem.

Drevosplyňovacie kotly - sú moderné kotly na biomasu, ideálne kusové drevo, ktoré získavajú teplo jeho splyňovaním. Odporúča sa používať suché drevo s relatívnou vlhkosťou do 20% (pripravené minimálne rok pred použitím). Disponujú veľkou nakladacou komorou, v ktorej na jedno naloženie horí drevo aj 8 hodín, čo je oproti klasickým prehorievacím kotlom 2x dlhšia doba horenia. Vyznačujú sa tiež vyššou účinnosťou a to v mnohých prípadoch aj cez 90%. Vyššia účinnosť má za následok nižšiu spotrebu paliva. Výhodou je aj nižšia tvorba popola, z čoho vyplývajú nižšie nároky na údržbu. V súčasnej dobe existujú aj analógovo ovládané kotly bi-metalovými a kapilárnymi termostatmi avšak do popredia sa dostávajú prevažne kotly s elektronickou reguláciou procesu spaľovania a ohrevu vykurovacej vody, vďaka ktorej sa dá lepšie optimaliovať výkon a úspora kotlu. Vďaka elektronickej regulácií sú kotly schopné modulovať svoj výkon v určitom rozmedzí, čo je výhodné najmä v prechodných obdobiach vykurovacej sezóny jeseň/jar, kedy sú vonkajšie teploty vyššie a nie je potrebný plný výkon kotlu ako počas mrazivých dní. Kotly s pokročilejšou elektronickou reguláciou a využitím "lambda sondy" sú síce ekologickejšou variantou splyňovacích kotlov, no ich cena je značne vyššia.

Na obrázkoch môžete pozorovať priebeh horenia a prúdenie plameňa a spalín. Oproti klasickým kotlom je ich dráha v prípade drevosplyňujúcich kotlov dlhšia. Na ceste do komína majú pred sebou viacero prekážok ako napríklad tzv. turbolátory, (zvislé špirály v zadnej časti výmenníka) ktoré slúžia na spomalenie prúdenia spalín z kotlu, aby sa z nich efektívnejšie odovzdalo zbytkové teplo.

Konštrukcia kotla je zložená z dvoch komôr hornej a dolnej, v ktorých prebieha celý proces splyňovania a to nasledovne v dvoch fázach. V prvej fáze dochádza k primárnemu spaľovaniu - splyňovaniu dreva/paliva v hornej (nakladacej) komore, z ktorého sa horením uvoľňujú horľavé plyny, ktoré sú následne odťahované za pomoci odťahového ventilátoru (v niektorých prípadoch tlačný ventilátor) odťahované do spodnej sekundárnej komory cez obvykle žiarobetónovú trysku, kde optimálne prehoria pri vysokej teplote až okolo 1000°C s primiešaným sekundárnym vzduchom (vzduch sa obvykle predohrieva). Jednoducho zhrnuté, pevné palivo sa horením mení na plynné a to sa následne spaľuje. Vzhľadom tomu, že sú žeravé plyny nútene "odťahované" z hornej komory, horenie prebieha v týchto kotloch smerom dole, viď obrázok.

Tento systém spaľovania je ekonomickejší, ako spaľovanie pevného paliva klasickým horením v prehorievacích kotloch či krboch. Úspora paliva dosahuje rádovo až 40%, pričom emisia spalín dosahuje nízke hodnoty, čím majú menší negatívny dopad na životné prostredie.

Takýmto spôsobom je možné spaľovať akékoľvek pevné palivo produkujúce plyn t.j. drevo (aj hrubé kusy), štiepky, uhlie, obilie, slamu a pod teda biomasu. 

Peletové kotly - zaraďujú sa tiež medzi automatické kotly, pretože sú to špeciálne automatizované kotly upravené výhradne na spaľovanie drevných peliet prostredníctvom horáka. (Horákov je viac druhov a dokážu spaľovať rôzne iné palivá ako je štiepka, obilniny, uhlie rozbité na malú frakciu cca 3cm tzv. "orech", ba dokonca sú horáky aj na vykurovací olej. Teraz sa ale budeme baviť výhradne o kotloch s horákmi na drevené peletky.) Peletový kotol s horákom potrebuje ku svojmu fungovaniu nevyhnutne dopravník a zásobník na pelety. Zo zásobníka sú peletky dodávané prostredníctvom dopravníka do horáku umiestnenom do kotlového telesa, pripadne do kotlových dvierok alebo je priamo implementovaný v kotle.

Dopravník a dodávku peliet ovláda obvykle riadiaca jednotka samotného horáku, ku ktorému je dopravník pripojený prípadne jednotka kotlu, ak ide o kompaktný kotol. 

V súčasnosti sa vyrába viacero variantov peletových kotlov, napríklad také, kde dopravník a zásobník na pelety nie sú súčasťou kotlu, ale aj kompaktné, kde naopak zásobník a dopravník už sú ich súčasťou od výroby. Konštrukčne sa môžete stretnúť s takýmito druhmi - viď obrázky.

Výkon kotlov je limitovaný výkonom peletového horáku. Horáky určené pre vykurovanie rodinných domov bývajú spravidla v dvoch výkonnostných kategóriách a to do 30kW a do 50kW. Ich veľkou výhodou je komfortnosť čo znamená, že sa vedia sami zapáliť, niektoré sú aj samočistiace, t.j. z času na čas sa očistia od prebytočného popolu a nezhorených peliet. Medzi ďalšie výhody sa považuje ich schopnosť modulovať svoj výkon v značnom rozsahu. Nakoľko sú regulované elektronicky, podobne ako drevosplyňujúce kotly disponujú účinnosťou okolo 88%. Jediným diskonfortom pri týchto kotloch je nutnosť dosýpať peletky manuálne, väčším zásobníkom na pelety však môžete návštevy kotolne výrazne zredukovať. Pokiaľ však nemáte samočistiaci horák, odporúča sa kontrolovať horák najmenej každý druhý deň, vyhnete sa tak mnohým nepríjemnostiam a zbytočným servisným zásahom.

Na záver uvádzame niekoľko konštrukčných typov peletových kotlov:

1) rez automatickým kompatktným peletovým kotlom s integrovaným horákom podávačom a zásobníkom peliet

2) kompaktný peletový kotol s integrovaným horákom a extérnym dopravníkom a zásobníkom na pelety

3) kombinovaný drevosplyňovací kotol s možnosťou vykurovania aj peletami, odnímateľný horák umiestnený do vrchných prikladacích dvierok s extérnym dopravníkom a zásobníkom

4) kombinovaný kompaktný drevosplyňovací kotol s možnosťou vykurovania drevom a peletami so zásobníkom, integrovaným horákom a dopravníkom peliet

5) peletový kotol s pripojeným horákom do kotlového telesa zboku s externym zásobníkom a dopravníkom

6) kompaktný peletový kotol s integrovaným zásobníkom a podávačom peliet a horákom umiestneným do kotlového telesa z prednej časti

7) peletový horák