Biomasa je v podstate zakonzervovaná slnečná energia, ktorú rastliny vďaka fotosyntéze premieňajú na organickú hmotu. Viažu pritom oxid uhličitý a pri horení ho zasa uvoľňujú. V domoch s vyššou potrebou tepla bývajú často hlavným zdrojom kotly so systémom splyňovania dreva alebo kotly na spaľovanie drevných peliet či brikiet. Akumulačné pece, teplovzdušné krby a krbové kachle vo väčšine prípadov slúžia ako záložný zdroj. Ak chcete vybrať najvhodnejšie riešenie, užitočné je vopred poznať výhody i obmedzenia jednotlivých zariadení. Začať treba pri palive, ktoré má zásadný vplyv na prevádzkové náklady.
Druhy palív
Pelety
Granule kruhového prierezu majú priemer 6 až 8 mm a dĺžku 10 až 30 mm. Sú vyrobené z odpadového materiálu, ako sú piliny alebo hobliny bez chemických prísad. Lisovaním pod vysokým tlakom sa dosahuje vyššia merná hmotnosť paliva (min. 650 kg/m3).
Brikety
Valce s dĺžkou 15 až 25 cm sa vyrábajú z odpadovej biomasy drvením, sušením a lisovaním bez chemických prísad. Brikety majú vysokú mernú hmotnosť paliva (1200 kg/m3), vďaka čomu zaberú pri uskladňovaní menej miesta.
Polená a kusové drevo
Okrem polien v dĺžke 30 až 50 cm, prípadne do 100 cm, sem patria aj rôzne kusové odpady z drevospracujúceho priemyslu. Relatívna vlhkosť takéhoto paliva sa pohybuje od 15 do 55 %. Pri správnom spaľovaní a optimálnej vlhkosti horí drevo takmer bez dymu, ľahko sa zapaľuje a tvorí málo popola. Ak je kotol určený na spaľovanie suchých polien, nie je vhodné v ňom spaľovať čerstvo narezané drevo, ktoré obsahuje vysoký podiel vody.
Výhody a nevýhody rôznych typov kotlov
Kotly na drevné pelety
Kotly na drevné pelety ponúkajú komfortnú prevádzku. Zásobníky paliva stačí naplniť raz denne alebo raz za niekoľko dní, v závislosti od ich veľkosti a aktuálnej potreby tepla. V prípade, že horák na pelety dostane pokyn k štartu alebo vznikne potreba vykurovať, dopravník nasype pelety, ktoré horák zapáli. Po dostatočnom rozhorení peliet naštartuje horák na požadovaný výkon. Kotol je v prevádzke, pokiaľ teplota v referenčnej miestnosti nedosiahne hodnotu nastavenú na priestorovom termostate. Ak nie je inštalovaný priestorový termostat, prevádzka kotla je riadená nastavenou limitnou hodnotou teploty kotlového termostatu.
Štandardný objem prevádzkového zásobníka na pelety je od 100 litrov (cca 65 kg paliva denne) až do 1 000 litrov (cca 10 dní). Pelety možno skladovať aj v sile alebo v sklade väčších rozmerov, čo prináša menšie náklady na dopravu a možnosť využiť fúkanie paliva priamo z autocisterny. Často sa ako zásobník používa aj časť kotolne. Pelety sa do horáka premiestňujú automaticky dopravníkom. Spaľovaciu komoru treba čistiť a popol z popolníka vyberať raz za 1 až 30 dní, podľa kvality peliet a veľkosti popolníka.
Kotly na splyňovanie dreva
V kotloch na splyňovanie dreva prichádza k spaľovaniu dreva bez prebytku vzduchu a následne k spaľovaniu vytvoreného drevoplynu, čo má zásadný vplyv na lepšiu využiteľnosť paliva. Oproti klasickým roštovým kotlom na spaľovanie dreva zostávajú v kotloch na splyňovanie dreva minimálne tuhé zvyšky. Pri kotloch na splyňovanie je nevyhnutným príslušenstvom tzv. odťahový ventilátor zabraňujúci dymeniu kotla do miestnosti pri prikladaní paliva. Kotly sú vybavené aj dýzou na splyňovanie a roštom, ktorý umožňuje optimálne vyhorenie paliva a odpopolnenie paliva počas prevádzky kotla. Na podporu horenia sa do spaľovacej komory vháňa vzduch.
Výrobcovia kotlov na splyňovanie dreva odporúčajú na optimálne využitie inštalovaného výkonu zapojenie kotla s akumulačnou nádržou. Najefektívnejšia prevádzka splyňovacích kotlov je od 50 do 100 % ich menovitého výkonu. Pri prevádzke kotla s výkonom pod 50 % menovitého výkonu je horenie nedokonalé, čo spôsobuje nízku účinnosť výroby tepla, zvýšenú produkciu škodlivín vypúšťaných do ovzdušia a zanášanie kotla aj komína sadzami. Taktiež môže dochádzať ku korózii teplovýmenných plôch kotla. S akumulačnou nádržou, v ktorej sa ukladá prebytok vyrobeného tepla, možno kotol prevádzkovať efektívnejšie. Ak je nádrž plne „nabitá”, kotol sa automaticky odstaví a vykuruje sa naakumulovaným teplom.
Ako palivo sa zväčša používajú polená dlhé 30 až 50 cm, v niektorých prípadoch až do 100 cm. Polená do moderných kotlov už netreba skracovať, na rozdiel od klasických starších kotlov s krátkym ohniskom. Spotreba paliva v splyňovacom kotle na drevo sa pohybuje od asi 4 kg/hod. pre kotol s výkonom 18 kW až po 18 kg/hod. pre 80 kW zariadenie vhodné pre veľké rodinné domy.
Cena teplovodného kotla so systémom splyňovania dreva (vrátane bezpečnostného výmenníka a čerpadla) pre priemerný rodinný dom s výkonom kotla 15 až 25 kW sa pohybuje medzi 1200 až 1600 eur.
Akumulačné pece, krby a kachle
Pri vykurovaní rodinných domov je možné využiť aj pece, kachle alebo krby. Pri výbere je rozhodujúce, akú má dom potrebu tepla. Teplovzdušné krby a krbové kachle sa skôr hodia pre chaty, domy s vyššími tepelnými stratami alebo ako doplnkový zdroj tepla. Umiestnenie by malo byť podľa možnosti uprostred stavby. Veľkosť je v zásade závislá od požadovaného výkonu, ktorý vyplýva z výpočtu tepelných strát. Ohnisko by malo byť vždy s utesnenými dvierkami.
Akumulačné pece produkujú sálavé teplo. Pec tvoria šamotové tehly, ktoré akumulujú teplo, to sa postupne uvoľňuje sálaním do okolia. Výhodou je menšie vírenie a vysušovanie vzduchu. Pri umiestňovaní treba rátať s pomerne veľkým priestorom. Na vyhriatie domu je potrebný dlhší čas. Účinnosť akumulačnej pece je možné zvýšiť systémom s dvojitým spaľovaním, kedy dochádza aj k spaľovaniu plynov vznikajúcich pri horení. Špeciálnym druhom sú hypokaustové pece. V nich sa teplo šíri ohriatym vzduchom, ktorý prúdi v uzavretej obmurovke pece. Vďaka tomu sa oproti ťažkým akumulačným peciam rýchlejšie a rovnomernejšie ohrievajú.
Teplovzdušné vstavané krby majú oceľovú alebo liatinovú krbovú vložku, ktorá odovzdáva teplo vzduchu v krbovej obostavbe. Dole je otvor na nasávanie a hore výduchy. Odtiaľ prúdi do miestnosti teplý vzduch a interiér sa rýchlo zohreje. Prúdenie vzniká aj pri krbových samostatne stojacich kachliach z ocele alebo liatiny. Ohriaty vzduch je možné pomocou teplovzdušných rozvodov doviesť aj do miestností, ktoré nie sú v blízkosti zdroja. Pri návrhu je dobré pamätať na to, že rozvodom sa šíri okrem tepla aj zvuk.
Teplovodné krby a kachle sú alternatívou k prehorievacím kotlom na kusové drevo a brikety. Konštrukčne sa od teplovzdušných zdrojov líšia pridaným rúrkovým výmenníkom, ktorý odoberá teplo spalín a odovzdáva ho vykurovacej vode. Alternatívne môže byť zariadenie vybavené vodným plášťom alebo kombináciou vodného plášťa a výmenníka. Výhodou oproti teplovzdušným zdrojom je najmä vyššia účinnosť spaľovania. Takto získané teplo možno použiť v existujúcom vykurovacom systéme alebo na ohrev vody. Najčastejšie sa preto kombinujú s akumulačnou nádobou, ktorá môže byť spoločná pre viac zdrojov tepla. Nutnosťou je potom použitie obehového čerpadla a bezpečnostných prvkov ako pri kotloch na drevo. Ako palivo sú vhodné rovnako ako pri splyňovacích kotloch polená veľkosti 30 až 50 cm, v závislosti od veľkosti ohniska. Tiež musí byť dobre vysušené.
Rozdiel medzi akumulačnými pecami a krbmi je najmä v spotrebe paliva. Akumulačné pece sú pomerne nákladné, keďže ide o ťažkú vstavbu s rovnakou životnosťou ako samotný dom. Zároveň je dôležité použiť kvalitný materiál a nájsť skúseného peciara. Najlacnejšie akumulačné pece možno postaviť od 7 000 eur.
Výkon kotla a jeho dimenzovanie
Pri nahradzovaní starého kotla novým je hodnota výkonu takmer jasná. Pokiaľ bol dom nedávno zateplený, potrebný výkon nového kotla bude nižší. Pri výbere kotla pre novostavbu je nutné mať príslušné informácie od projektanta domu, ktorý určí tepelné straty domu a stanoví potrebu tepla pre dom tak, aby bola zabezpečená tepelná pohoda počas celej vykurovacej sezóny.
Účinnosť spaľovacieho procesu
Účinnosť spaľovacieho procesu značne ovplyvňuje konečnú spotrebu paliva. Zatiaľ čo v klasických roštových kotloch na spaľovanie tuhých palív zastaraných konštrukcií sa účinnosť v praxi pohybuje od 65 do 70 %, účinnosť moderných kotlov na spaľovanie drevných peliet je nad 90 %, vďaka čomu sa môže usporiť až 25 % paliva. Kotly so splyňovaním dreva majú účinnosť aj viac ako 85 %.
Príslušenstvo a investičné náklady
Prvotnú investíciu okrem ceny samotného kotla tvoria aj ďalšie významné náklady spojené s príslušenstvom. Nevyhnutný je najmä zmiešavací okruh pre kotol, ktorý zvyčajne pozostáva z čerpadla, teplomeru, zatváracieho a termoregulačného ventilu a 3-cestnej zmiešavacej armatúry so servopohonom. Aby sa zvýšila efektívnosť používaného kotla a neznižovala životnosť kotla, odporúča sa dokúpiť aj akumulačná nádrž.
Dotácie na kotly na biomasu
Rodinné a bytové domy sa môžu uchádzať o podporu formou poukážky na inštaláciu kotla na biomasu vďaka národnému projektu Slovenskej inovačnej a energetickej agentúry s názvom Zelená domácnostiam. Podmienkou pre získanie podpory je nahradenie zdroja na fosílne palivá. Projekt je financovaný z prostriedkov Európskeho fondu regionálneho rozvoja a štátneho rozpočtu Slovenskej republiky prostredníctvom Operačného programu Kvalita životného prostredia.
Kotol na štiepku a piliny: Príklad kotla VERNER 25
Kotol je konštruovaný na polmetrové polená, ale zároveň dokáže spáliť aj štiepku, piliny a hobliny, keď nie samostatne, tak v kombinácii s polenami. Nie je „háklivý“ ani na vyššiu vlhkosť paliva; v takomto prípade si jednoducho spáli len viac paliva. Má reguláciu, ktorá vie kotol odstaviť do teplej rezervy vypnutím ventilátora. V okamihu, keď regulácia dostane signál pre opätovné spustenie, ventilátor sa zapne. Kotol sa rozhorí aj po 20 hodinách odstávky.
Za 29 rokov, počas ktorých je produkt na trhu, prešiel veľkým vývojom. Pôvodná liatina a žiaruvzdorný plech v spaľovacej komore boli nahradené žiarobetónom. Kapilárový termostat bol nahradený spoľahlivou elektronickou reguláciou. Teleso z nerezových plechov zvýšilo životnosť takmer na neobmedzenú dobu. Úprava výmenníka zvýšila účinnosť. Kotol VERNER 25 bol zaradený do 5. emisnej triedy a je súčasťou programu kotlíkových dotácií.
Výrobca VERNER ponúka aj ďalšie produkty, ako napríklad „malý brat“ kotol o výkone 45 kW, interiérové kotly kombinujúce vlastnosti kotla a krbových kachlí, automatické kotle na rôzne druhy biomasy (pelety, obilie, plevy, horčicu, repku) a systém VERNER Spiro - vykurovacie prvky ako alternatíva k radiátorom či podlahovému vykurovaniu.
Kotol je vyrobený z kotlovej ocele
Kotol je vyrobený z kotlovej ocele o hrúbke 6mm s doskovým výmenníkom tepla umiestneným v hornej časti kotla, čo znižuje samotný pôdorys kotla (hĺbku). Všetky čistiace dvierka sú vybavené kľučkou a ložiskom pre jednoduché otváranie. Kotol je prispôsobený pre obojstranné (pravo/ľavé) napojenie aj v čítane otočenia dvierok. Kotol obsahuje predprípravu pre elektronicky regulovanú ventiláciu a vodou chladený rošt aktívne prispieva k celkovej účinnosti až 84 %. Je vybavený inovatívnym trojbodovým systémom čistenia ovládaný pákou na vonkajšej strane kotla.