Měření emisí z lokálních topenišť

Dlouhodobá imisní data získaná v oblastech zasažených znečištěním z velkých průmyslových zdrojů, vykazují v průběhu topné sezóny pozoruhodné změny, které ukazují na nezanedbatelný podíl malých spalovacích zařízení na zhoršené kvalitě ovzduší. Obyvatelé a jejich kotle se nemalým dílem podílejí na znečištění ovzduší. Spalování tuhých paliv je vždy doprovázeno produkcí znečišťujících látek a obecným cílem by mělo být jejich množství snížit na přijatelnou úroveň.

Otázkou ovšem zůstává, kdo tuto úroveň stanoví a hlavně, zda vůbec existují nějaké, v reálném životě použitelné, nástroje pro její prosazení. Jak kontrolovat co a jak je spalováno v českých obydlích?

Metody měření emisí

Každé spalovací zařízení určené k vytápění prochází certifikací v autorizované zkušebně, která ověřuje jeho základní tepelné, technické a bezpečnostní parametry, mezi které patří také úroveň produkovaných škodlivin.

Přenosné analyzátory spalin

Přenosné analyzátory spalin jsou většinou vhodné pro rychlé stanovení koncentrací základních škodlivin ve spalinách (nastavení kvality spalování na již instalovaných zařízeních, kontroly spalovacích zařízení u podnikatelů …). Pracují na principu elektrochemických převodníků. Na trhu jsou k dispozici komplexní přístroje, které umožňují měřit a vypočítávat i doplňující veličiny jako jsou teplota spalin, tah komína, teplota okolí, účinnost, atd. Přístroje mají rovněž možnost okamžitého tisku zjednodušeného protokolu. Přístroje jsou schopny analyzovat CO, CO2, O2, SO2, NO (většinou se jedná pouze o jednorozsahové přístroje). Cenová hladina těchto přístrojů je cca 10 až 30 tis.

Nevýhodou těchto zařízení je nedokonalá úprava vzorku spalin před jeho analýzou - malý nebo žádný filtr tuhých částic, nedostatečně vychlazený vzorek spalin (nedochází k odloučení vlhkosti ze vzorku), špatná kontrola množství odsávaného vzorku spalin. To vše přispívá k omezené životnosti elektrochemických článků (hlavně při měření spalin ze spalovacích zařízení na tuhá paliva), které je nutno pravidelně obměňovat. Přístroje je nutno zasílat cca 1krát ročně na servis, aby byla zaručena správná funkce. Výhodou těchto přístrojů je již zmiňovaná mobilita, nenáročnost na obsluhu, rychlé vyhodnocení měřených údajů a také relativně nízká cena (ve srovnání s kvalitnějšími analyzátory).

Čtěte také: Jak správně ohlásit emise kotle?

Stacionární analyzátory spalin

Stacionární analyzátory spalin jsou využívány na zkušebnách kotlů a při monitorování větších zdrojů znečištění (spalovny, teplárny, elektrárny…). Disponují kvalitní úpravou a dopravou vzorku spalin - chladnička vzorku, kyselinové a prachové filtry, hlídání průtoku vzorku. Základní složky spalin jsou měřeny na principu absorpce IR záření ve vzorku spalin (CO, CO2, NO, SO2). Koncentrace O2 ve spalinách je pak stanovena paramagnetickým principem. Výhodou je pak otevřenost celého systému, kdy není problém přidat moduly pro měření dalších složek spalin např. uhlovodíky (plamenoionizační princip měření), atd. Před měřením je možno analyzátory kalibrovat pomocí etalonových plynů. K analyzátorům je většinou připojené vytápěné vedení vzorku spalin a vytápěná odběrová sonda (keramický filtr pro odloučení prachu). Přístroje jsou náročnější na obsluhu. Cenově se tyto analyzátory pohybují v řádech stovek tisíc Kč až miliónu Kč.

Stanovení koncentrace prachu

Zatímco měření koncentrace plynných škodlivin je za dodržení určitých podmínek v podstatě bezproblémovou záležitostí, stanovení koncentrace prachu ve spalinách je složitější. Jedná se zejména o to, že v měřicím úseku za kotlem jsou podmínky pro reprezentativní stanovení prachu nevhodné. Je zde nízká rychlost spalin - 0,5 až 2,5 m/s (nemožnost dodržet izokinetické vzorkování spalin - rychlost odběru spalin do měřicí tratě by měla být shodná s rychlostí spalin v měřicím úseku), mohou zde být vysoké koncentrace prachu (což vede k častému ucpávání filtračního materiálu. To vše vede k chybám, jejichž velikost není možno většinou kvantifikovat. Proto je v současnosti ve stále větší míře přistupováno k měření koncentrace prachu za použití tzv. TZL. Spaliny vycházející ze spalovacího zařízení jsou za měřicím úsekem ředěny přisáváním okolního vzduchu a jsou vedeny k odběrovému místu.

Gravimetrická metoda stanovení koncentrace TZL

Gravimetrická metoda stanovení koncentrace TZL vychází z normy ISO 9096. Vzorek spalin je odebírán z komína a prochází přes vytápěný zachycovač. V něm je umístěn filtrační materiál (filtr ze skleněných vláken), na kterém se zachytí prachové částice. Vzorek spalin je dále veden do kondenzátoru, kde dochází ke kondenzaci vody obsažené ve spalinách. Následuje měřidlo odebraného množství spalin (v našem případě hmotnostní průtokoměr) a vývěva. Koncentrace TZL ve spalinách je pak dána hmotností zachyceného prachu na filtračním materiálu a množství odebraných spalin. Takto konstruovaná aparatura je poměrně velká a náročná na obsluhu, ale je schopná dosáhnout dobrých výsledků za odpovídajících podmínek. Výsledkem je průměrná koncentrace TZL za celou dobu spalovací zkoušky.

Přenosný přístroj SM 96

Opakem složité aparatury uvedené výše je např. kufříkový přenosný přístroj SM 96. Princip stanovení koncentrace TZL je stejný (gravimetrické stanovení), ale za cenu přijetí určitých kompromisů bylo dosaženo přijatelné velikosti přístroje a dostatečné jednoduchosti obsluhy. Přístroj je určen pro měření koncentrace TZL v měřicím úseku za spalovacím zařízením. Omezením je možnost měřit jen nižší koncentrace TZL ve spalinách (do 200 mg/m3N). Přístroj je konstruován na míru (způsob měření) nařízením platným v Rakousku a Německu (resp. nařízení jsou napsaná na míru tomuto přístroji), kde je i hojně využíván na zkušebnách, ale i kominíky při kontrolách spalovacích zařízení.

Kromě klasického gravimetrického způsobu stanovení koncentrace TZL ve spalinách z malých zdrojů znečišťování se nabízejí ještě další možnosti. Jedná se např. o optické prachoměry pracujícími na principu rozptylu laserového paprsku, záchyt TZL v elektroodlučovači, triboeletrické prachoměry, atd. Většinou se jedná o zařízení určená pro měření na větších zdrojích znečišťování. Před měřením je nutno je kalibrovat na konkrétní typ prachu pomocí gravimetrické metody a proto nejsou běžně využívány. Z výše uvedeného je vidět, že měření koncentrace TZL (z malých zdrojů znečištění) ve spalinách je komplikované a neexistuje úplně jednotný postup pro měření.

Čtěte také: Postupy měření emisí 2T

Emisní limity a legislativa

Normy uvádějí základní limity škodlivin. Hlavní sledovanou škodlivinou je CO. U kotlů zkoušených podle normy ČSN EN 303-5 pak přibývá ještě prach a uhlovodíky (OGC nebo jinak TOC). V závislosti na tom, v jaké zemi bude spalovací zařízení provozováno (prodáváno) mohou být limity zpřísňovány (v mnoha státech se to děje). Snížené limity škodlivin jsou také požadovány různými dotačními tituly a také v případě, kdy má zařízení obdržet označení ekologicky šetrného výrobku (Blue angel, Flamme verte, DIN+…).

Současné limity platné v ČR pro teplovodní kotle jsou dle ČSN EN 303-5 následující:

Z tab. 1 je možno vidět, že v ČR lze zatím prodávat kotle, které jsou zastaralé, neekologické, ale stále ještě splňují alespoň emisní třídu 1. Jedná se zejména o kotle s prohořívacím a odhořívacím způsobem spalování. Současně jsou levné a proto je lidé kupují a topí v nich i palivy, které do nich rozhodně nepatří. Moderní automatické kotle jsou sice dražší, ale umožňují spalovat jen předepsaná paliva, a to za přijatelné produkce škodlivin. V současné době je připravovaná aktualizace normy, která úplně ruší třídy 1 a 2, dále zavádí nové třídy 4 a 5. Je vidět, že dojde k podstatnému zpřísnění emisních limitů, což je velice dobrý krok ke zlepšení současné situace.

Pro představu jsou v následujícím grafu uvedeny reálně naměřené koncentrace emisí CO na různých druzích kotlů při spalování dřeva a hnědého uhlí (vždy jsou uvedeny 3 opakované spalovací zkoušky). Za povšimnutí stojí fakt, že spalovaní dřeva nepřineslo zlepšení emisí oproti spalování hnědého uhlí (HU). Nelze tedy jednoznačně tvrdit, že pouhou změnou paliva z uhlí na biomasu dojde ke zlepšení situace (vyjma SO2 a CO2).

Uvedené hodnoty byly dosaženy při hodnotách blízkým jmenovitému výkonu. V mnoha reálných instalacích je spalovací zařízení předimenzováno a také reálná potřeba tepla je nižší než jmenovité parametry spalovacího zařízení (částečně to lze řešit instalací akumulační nádoby). Je zřejmé, že při hodnotách nižších než jmenovitých se kvalita spalování zhoršuje a tedy produkce znečišťujících látek výrazně zvyšuje. Také účinnost se může výrazně snižovat (zvyšuje se komínová ztráta a ztráta nedopalem). Výsledné parametry spalovacího zařízení, které jsou uvedeny na výrobním štítku, jsou v reálné aplikaci velmi těžce dosažitelné, protože obsluha velmi výrazně může ovlivnit kvalitu spalování (dávka paliva, nastavení přívodu spalovacího vzduchu).

Čtěte také: LPG emise Zlín a Fryšták

Jak správně topit

Dodržením zásad správného vytápění je možné dosáhnout výrazného snížení emisí znečišťujících látek z lokálních topenišť. Je však nutné mít na paměti, že i při dodržování všech zásad správného vytápění jsou spalovací zdroje na pevná paliva (kotle, kamna a krb) velmi významným zdrojem emisí znečišťujících látek (především prachových částic (PM10 a PM2,5) a na ně navázaného benzo[a]pyrenu.

Zásady správného vytápění

1. Palivo: V kotli či kamnech je nutné používat pouze takové palivo, které určil výrobce zdroje (kotle, kamen, krbu) a se kterým byl zdroj testován při uvádění na trh.
2. Zdroj: Základním parametrem zdroje je jeho výkon, který musí odpovídat tepelné potřebě vytápěného domu, pokud došlo například k zateplení či k výměně oken díky čemuž se potřeba tepla snížila, je zdroj naddimenzován a bude velkou část roku provozován při příliš nízkém výkonu a s vyššími emisemi.
3. Obsluha: Zvláště u moderních zdrojů začněte podrobným přečtením návodu, a předepsané postupy dodržujte, ty se mohou od starších kotlů velmi lišit.
4. Údržba a nastavení: V souladu s návodem dodržujte předepsanou údržbu! Každý kotel, a to i ten nejmodernější, vyžaduje pravidelné čištění teplosměnných ploch - výměníku, čímž se zvýší jeho účinnost a tedy míra využití energie paliva.

Kontrola technického stavu a provozu spalovacích stacionárních zdrojů

Na rozdíl od většiny zemí Evropy (včetně ČR) musí provozovatel teplovodního kotle v Německu a Rakousku každé dva roky prokázat měřením přímo v jeho kotelně, zda provozované zařízení splňuje platné limity (Německo - CO a TZL, Rakousko - CO a komínová ztráta). Tato měření provádějí kominické firmy.

Dle nového Zákona č. 201/2012 Sb. - o ochraně ovzduší si český provozovatel musí každé dva roky nechat udělat kontrolu technického stavu a provozu spalovacího zařízení prostřednictvím osoby proškolené výrobcem zařízení a oprávněné k jeho instalaci (odborně způsobilá osoba). První kontrolu musí provozovatel zajistit nejpozději do 31.12.2016 (dle § 41, odst. 16). Doklad o provedení výše zmíněné kontroly má provozovatel povinnost předložit na základě žádosti obecního úřadu obce s rozšířenou působností. Pokud provozovatel nepředloží na vyžádání obecnímu úřadu obce s rozšířenou působností doklad o provedení kontroly (od 1. 1. 2017), hrozí mu pokuta až 20 000 Kč dle § 23, odst. 2 b). Zatím není zcela jasná náplň kontroly a dle dostupných informací se nepočítá s realizací jakéhokoliv měření, což dle mého názoru velmi omezuje její přínos.

Zákaz starých kotlů

Dle § 17 odst. 1 písm. g) zákona o ochraně ovzduší, byl stanoven zákaz provozovat spalovací stacionární zdroje na pevná paliva o jmenovitém tepelném příkonu do 300 kW včetně, které slouží jako zdroje tepla pro teplovodní soustavu ústředního vytápění a které nejsou navrženy rovněž pro přímé vytápění místa instalace, v souladu s minimálními požadavky uvedenými v příloze č. 11 k zákonu.

Novelou zákona o ochraně ovzduší (142/2022 Sb.) došlo k úpravě a posunu termínu zákazu provozu nevyhovujících kotlů. Pokud je spalovací stacionární zdroj, kterého se zákaz týkal (tedy kotel na pevná paliva) provozován v rodinném domě, bytovém domě nebo stavbě pro rodinnou rekreaci, byl provozovatel povinen jej provozovat v souladu s požadavky uvedenými v § 17 odst. 1 písm. g) nejpozději 31. srpna 2024. Na kotle umístěné v jiných objektech, než v rodinném domě, bytovém nebo stavbě pro rodinnou rekreaci, se pak vztahuje původní požadavek na soulad s požadavky přílohy č. 11 nejpozději k 1. 9. 2022.

Pokud kotel nesplňuje alespoň třetí třídu dle výše uvedené normy, není možné jej již provozovat. V současnosti je možné čerpat na výměnu nevyhovujících kotlů dotační podporu z programů Nová zelená úsporám a Nová zelená úsporám Light.

tags: #měření #emisí #lokálních #topenišť

Oblíbené příspěvky:

• Měření Emisí Plynových Kotlů
• Odpad Český Krumlov: Aktuální stav
• Koncept samoobslužných barů
• Prohledávání odpadků v Far Cry 5
• Ekologické srovnání elektromobilů a spalovacích motorů