W technice grzewczej ważna jest kontrola prawidłowego działania urządzeń i instalacji. Do szybkich i wiarygodnych pomiarów parametrów źródła ciepła “tu i teraz” stosuje się analizatory spalin. Ich użycie pozwala na ocenę pracy urządzenia oraz wychwycenie i lokalizację usterek.
Analizatory spalin pozwalają na kontrolę parametrów pracy kotła – zarówno podczas instalacji i rozruchu urządzenia, jak i podczas okresowej lub doraźnej kontroli jego działania. Analizator pozwala zmierzyć takie parametry jak temperatura spalin i temperatura otoczenia, ciśnienie i podciśnienie, ciąg kominowy oraz skład spalin:
- zawartość (udziały objętościowe) składników określających sprawność spalania: tlenu (O2), tlenku węgla (CO), dwutlenku węgla (CO2), tlenków azotu (NOx);
- zawartość zanieczyszczeń (dla kotłów na paliwo stałe): zanieczyszczenia węglowe organiczne (OGC – organic gasoeus compounds) czy pył zawieszony (PM – particulated matter).
Na podstawie pomiarów można wyznaczyć takie parametry jak:
- sprawność kotła (h),
- straty kominowe (qA),
- punkt rosy,
- różnica temperatur oraz
- (na podstawie stężenia O2 i CO) stężenie CO2.
Pierwsze uruchomienie kotła kondensacyjnego
W przypadku gazowych kotłów kondensacyjnych analiza składu spalin podczas pierwszego uruchomienia kotła jest wymogiem producenta, stanowiąc warunek zachowania gwarancji. Daje też użytkownikowi kotła albo jasną informację, że urządzenie i instalacja kominowa działają prawidłowo, albo możliwość interwencji (regulacji pracy kotła lub napraw w przypadku wykrycia np. nieszczelności komina). Do tego celu konieczny jest określenie zawartości CO2 i CO w spalinach. Kotły mają odpowiednie króćce do wykonywania analizy spalin, w którym umieszcza się sondę analizatora.
Prawidłowa zawartość CO2 zależy od rodzaju paliwa (gaz ziemny, płynny) oraz od sposobu regulacji (z mocą maksymalną czy minimalną). Przykładowo dla gazu ziemnego z regulacją na mocy maksymalnej jest to ok. 9%. Jeśli wartość jest niższa, moc kotła będzie za niska, natomiast wysoka zawartość świadczy o procesie spalania niecałkowitego – będzie powstawała sadza. Analiza spalin pomaga też w wykryciu nieszczelności komina. Należy zbadać poziom CO i O2 przy mocy maksymalnej – nie mogą one przekroczyć wartości granicznej (np. 180 ppm CO), którą producent powinien podać w DTR.
Wymogi wobec spalin z kotłów na paliwa stałe
W przypadku kotłów na paliwa stałe skład spalin musi spełniać wymogi prawne, dyktowane przez normę EN 303-5 oraz Rozporządzenie Komisji Europejskiej 2015/1189.
Analizatory spalin – własności techniczne
Analizatory powinny spełnić wymagania normy PN-EN 50379 – jej część 2. i 3. określają wymagania techniczne i metrologiczne dla urządzeń. Jeżeli analizatory stosuje się do pomiarów ustawowych, czyli wymaganych przez prawo (np. do inspekcji), a wyniki pomiarów mogą rodzić konsekwencje prawne dla ich właścicieli, konieczne jest spełnienie bardziej restrykcyjnych wymagań określonych w PN-EN 50379-2. Analizatory, które spełniają wymagania określone w PN-EN 50379-3, ale nie spełniają wymogów PN-EN 50379-2 można stosować tylko do prostych czynności wykonywanych na prostych urządzeniach zasilanych gazem (np. dla term gazowych). Zgodność z normą PN-EN 50379-2 powinna być potwierdzona przez niezależną instytucję certyfikującą.
Na rynku można znaleźć analizatory spalin o różnej liczbie tzw. cel elektrochemicznych – podzespołów pomiarowych (sensorów, czujników). Umożliwiają one zbadanie stężenia konkretnej substancji. Liczba cel decyduje o uniwersalności urządzenia, ale też wpływa na jego cenę. Producenci proponują analizatory zawierające od dwóch (O2 i CO) do sześciu czujników (O2, CO/H2, NO, COWYS, NO2, SO2).
Analizatory mogą mieć liczne funkcje umożliwiające dogodny odczyt i interpretację wyników. Podstawą jest czytelny, kolorowy wyświetlacz. Można na nim odczytać albo wskazania cyfrowe (np. w % lub ppm), prześledzić wykres lub przy regulacji kotła wesprzeć się tzw. macierzą spalin. Graficzne przedstawienie zakresu pomierzonych parametrów pozwala stwierdzić, czy system grzewczy jest prawidłowo wyregulowany. Podpowiada także kierunek regulacji urządzenia.
Analizatory spalin będą działały prawidłowo w określonych zakresach parametrów pracy. Pierwszą grupą parametrów jest zakres temperatury roboczej – producenci podają tu zakres temperatury otoczenia oraz zakres temperatury spalin. Drugą grupą są właściwe zakresy pomiarowe, czyli graniczne zakresy stężeń badanych przez analizator substancji.
Korzystanie z analizatora spalin
Używanie analizatora w sytuacjach, gdy stężenie badanej substancji jest wyższe niż górna granica zakresu pracy, powoduje uszkodzenie celi elektrochemicznej i konieczność kalibracji urządzenia. Stosowanie analizatora z nieskalibrowaną celą fałszuje wyniki pomiarów. Analizator można zabezpieczyć przed uszkodzeniem podczas pracy w środowisku, w którym nie są znane dokładne stężenia zanieczyszczeń. W tym celu producenci wyposażają urządzenia w sygnalizację alarmową (np. dźwięk, komunikat na ekranie, wibracje). Uruchamia się ona w momencie osiągnięcia alarmowego progu stężenia badanej substancji. Próg alarmowy można zaprogramować samodzielnie. Inną możliwością jest poszerzenie zakresu pomiarowego poprzez dodanie czujników z etykietą “stężenie wysokie” lub “stężenie bardzo wysokie” (np. dla CO). Urządzenie można też doposażyć w sondy pomiarowe wykonane z odpowiednich gatunków stali. Są one przystosowane do pracy w wysokiej temperaturze (np. do 1100°C).
Analizatory spalin – kalibracja
Analizatory spalin, ze względu na zużywanie elektrochemicznych elementów pomiarowych mają też ograniczony czas pracy – taka jest specyfika elementów pomiarowych. Zwykle czas pracy wynosi do czterech lat. Na rynku można spotkać także rozwiązania o tzw. wydłużonej żywotności – np. do sześciu lat. Zużycie elementu powoduje konieczność jego kalibracji – najlepiej w laboratorium producenta. Możliwa jest też samodzielna wymiana czujnika na wstępnie skalibrowaną część zamienną. Niektóre analizatory wyposażone są w tzw. autodiagnostykę. Na podstawie cyklu życia danego elementu pomiarowego sygnalizowane jest jego zużywanie i przewidywany pozostały czas pracy. Pozwala to przewidzieć czas wymiany sensora lub zaplanować wizytę w serwisie. Wybierając analizator konkretnego producenta, należy zapoznać się z jego warunkami gwarancji i serwisu. Należy sprawdzić, jakie są ceny kalibracji i dostępność punktów serwisowych oraz jak wyglądają dostępność i ceny części zamiennych.
Rejestracja wyników analizy spalin
Ważnym elementem pracy wykonawcy dokonującego pomiarów – szczególnie podczas kontroli – jest rejestracja i przetworzenie uzyskanych danych. W pamięci urządzenia można zapisać określoną liczbę pomiarów (podaną dla konkretnego urządzenia). Drugą możliwością jest wydruk danych, zawierający wyniki analizy, dane i godzinę pomiarów oraz nazwę wykonawcy. Większe analizatory mogą mieć wbudowaną drukarkę, mniejsze mogą za pomocą portu podczerwieni komunikować się z bezprzewodową drukarka zdalną. Dane można także transmitować na urządzenia elektroniczne. W tym celu analizatory wyposaża się w gniazdo USB (transmisja przez kabel), przekaźnik Bluetooth lub wi-fi (transmisja bezprzewodowa). Dzięki temu można śledzić i interpretować badane parametry, korzystając z dostarczanego przez producenta oprogramowania webowego lub na urządzenia mobilne. Aplikacje mobilne umożliwiają m.in.:
- zdalne uruchomienie i zatrzymanie pomiaru,
- pogląd danych w formie wykresu lub tabeli,
- stworzenie protokołu w pliku PDF, CSV lub XML i wysłanie go na podany adres e-mail oraz
- wydruk na kompatybilnej bezprzewodowej drukarce.
Analizatory spalin – praktyczne aspekty użytkowania
Dodatkowymi kryteriami wyboru analizatora są cechy zapewniające jego trwałość oraz stabilność i wygodę użytkowania. Taką cechą jest choćby czas pracy na jednym ładowaniu akumulatora. Analizatory zasilane są akumulatorem litowo-jonowym. Zwykle pozwala to na 8-10 godzin pracy na jednym ładowaniu. Odpowiedni zasilacz do ładowania akumulatora dostępny jest jako element zestawu analizatora). Dostępne są też urządzenia o dłuższym (np. do 20h) czasie pracy na jednym ładowaniu. Należy także zwrócić uwagę na wodo- i pyłoszczelność obudowy (dostępne są rozwiązania z klasą zabezpieczenia obudowy IP40). Konstrukcja ekranu i klawiszy powinna także umożliwiać zabezpieczenie cel elektrochemicznych przed zalaniem.
