Legislativní požadavky na spotřebiče
určené k vytápění prostor, ve kterých
jsou umístěny, popř. k přípravě pokrmů
Jiří Horák – Kamil Krpec – Jiří Dvořák – František Hopan
Další z článků, který nám předkládá kolektiv autorů vedený Jiřím Horákem, které jsou věnovány problematice emisí z malých zdrojů spalujících tuhá paliva.
Tentokrát nás seznamuje s platnými i připravovanými legislativními požadavky
na lokální topidla (krby, krbová a kachlová kamna, sporáky,…) a to především
obecnými emisními limity, které platí v EU i limity přísnějšími, které jsou zavedeny v Německu a Rakousku. Zde je zajímavé zjištění, že oproti „zbylé“ Evropě se
naši západní sousedé zaměřují také na množství prachu emitovaného z těchto
zdrojů. Podle dlouhodobých měření se zde totiž s výrazným nárůstem prodeje
těchto zdrojů v posledních letech zvýšily také celkové emise jemných prachových částic do ovzduší. Podle rakouských přísnějších limitů na emise prachu ze
spalování fosilních paliv oproti palivům biogenním lze také usuzovat, že zde
předpokládají, že při spalování uhlí a uhelných briket v lokálních spotřebičích je
obecně emitováno méně prachu ve srovnání se spalováním kusového dřeva.
Recenzent: Zdeněk Lyčka
1. Úvod
Krbová kamna, krby a kachlová kamna
nepochybně patří k tepelným zařízením, které dokážou přinést do domácností tepelnou pohodu a současně potěšit pohledem na plápolající oheň. Proto
je zájem o tato zařízení poměrně značný. V průběhu uplynulých pěti let bylo
v Evropě každoročně vyrobeno přes 350
tisíc krbových kamen a vložek. Dosud
nejvyšší produkce byla dosažena v roce
2007, kdy se vyrobilo více než 512 tisíc
kusů. Nabízí to zajímavou kalkulaci: protože byla všechna tato kamna prodána
a velmi pravděpodobně také zprovozněna, bylo při průměrném výkonu kamen
7 kW v Evropě v roce 2007 nově instalováno zhruba 3584 MW tepelného výkonu ze spalování dřeva, byť s nepříliš vysokým ročním využitím. V témže roce se
v České republice prodalo cca 12 tisíc
krbových kamen a vložek.
Spalování tuhých paliv je vždy doprovázeno produkcí znečišťujících látek
a obecným cílem by mělo být snížit jejich množství na přijatelnou úroveň.
Jedním z nástrojů ke snížení množství
vypouštěných znečišťujících látek jsou
legislativní požadavky, které jsou uplatňovány při certifikaci spalovacích zařízení, příp. při jejich provozu. Článek se
zabývá platnými limity, které jsou legislativně vyžadovány jak v celé EU, tak
přísnějšími limity, které platí v Německu a Rakousku, které představují evropské leadery v této oblasti. Protože jsou
jednotlivé limity vyjadřovány v různých jednotkách a při různých podmínkách (referenční obsah O2), limity jsou
v tomto příspěvku přepočteny tak, aby
bylo možné provést jejich porovnání
34
Zpřísnění obecných limitů pak přinášejí v jednotlivých státech různé vyhlášky a nařízení, případně dobrovolné
ekologické známky.
Mezi nejznámější ekologické známky
patří:
– Německo – DINplus
– SWE, NO, FI, DK – Nordic Swan
– EU – EFA labelling scheme
– Francie – Flamme Verte
– UK – HETAS certification
2.1
Evropa obecně
Zkoušení výše uvedených spotřebičů se
obecně v Evropě provádí dle evropských
norem EN 13229, EN 13240, EN 15250
a EN 12815. Normy jsou si velice podobné, co se týká postupů zkoušení i emisních limitů. V normě EN 12815 přibývají
zkoušky vyplývající z hlavní funkce
spotřebičů, kterou je příprava pokrmů – zkouška doby ohřevu varné plotny a zkouška pečení a dále některé bezpečnostní zkoušky.
a zodpovědět otázku, jak se liší a kde
jsou požadavky nejpřísnější. V poslední části jsou zmíněny chystané změny
v požadavcích pro lokální spotřebiče
na tuhá paliva, včetně termínu jejich
uvedení v platnost.
Emisní limity musí dle norem plnit spotřebiče jen při jmenovitém výkonu. Tabulka emisních limitů je uvedena jako
tab. 1. Dále jsou v tabulce uvedeny
i hodnoty minimální účinnosti pro dané
spotřebiče.
2. Současně platné limity
Poznámka: V další části textu je v některých případech uvedena jednotka m3N –
představuje objem v metrech krychlových při 101 325 Pa a 0 °C – při tzv. normálních podmínkách.
Obecně můžeme říci, že se budeme věnovat spalovacím zařízením, která
slouží k vytápění místnosti (případně
k vaření), ve které jsou umístěny. Tato
zařízení můžeme dle terminologie norem rozdělit na:
– vestavné spotřebiče k vytápění a krbové vložky na pevná paliva (ČSN
EN 13229) – krbové vložky, kachlová
kamna a vestavné dekorativní spotřebiče,
– spotřebiče na pevná paliva k vytápění
obytných prostorů (ČSN EN 13240) –
krbová kamna,
– akumulační kamna na pevná paliva
(ČSN EN 15250) – kachlová kamna,
– varné spotřebiče pro domácnost na
pevná paliva (ČSN EN 12815) – spotřebiče sloužící k tepelné úpravě pokrmů – sporáky.
Obecně lze říci, že tyto emisní limity
jsou mírné a minimální účinnosti jsou
poměrně nízké. Problém s účinností nastává v případě krbových vložek (dále
KV). Ty jsou určeny do obestavby, případně jsou napojeny na akumulační prvek, kterým prochází spaliny. Pro
správnou funkčnost celku (KV + akumulační prvek) je tedy nutné, aby spaliny za KV měly vysokou teplotu – samotná KV pak má nízkou účinnost. Výrobci
však nabízejí (zřejmě z obavy, že by zákazníci jejich výrobky nekupovali) KV
s účinností přes 70 %. K tomuto trendu
jsou výrobci často tlačeni přísnějšími
požadavky v zemích EU, v nichž by s vý-
Tab. 1 Obecné emisní limity, EU
Norma
EN 13240
EN 13229
1)
2)
Předmět normy 1)
krbová kamna
Limit pro CO 2) Min. účinnost
[%]
[%]
1,0
50
krbové vložky
1,0
30
kachlová kamna a ostatní dekorativní spotřebiče
0,2
75
EN 15250
akumulační kamna
0,3
70
EN 12815
sporáky
1,0
60
uvedeny nejběžnější spotřebiče spadající pod danou normu
při referenčním obsahu O2 = 13 %
8/2011
ných do ovzduší při provozu lokálních
spotřebičů na tuhá paliva.
robky, které mají nižší účinnosti, než
požadují místní předpisy, neuspěli.
2.2
Pro zařízení uvedená do provozu před
25. 11. 2009 jsou v platnosti následující
emisní limity (při referenčním obsahu
O2 = 13 %):
– CO = 4 000 mg/m3N
– prach = 150 mg/m3N
– minimální účinnost není stanovena
Česká republika
Česká republika přebírá limity z výše
uvedených norem.
2.3
Německo
V Německu je platná vyhláška 1. BImSchV, která upravuje (zpřísňuje) limity
pro koncentrace škodlivin vypouště-
Provozovatel musí prokázat plnění těchto limitů do 31. 12. 2013. V případě, že za-
řízení emisní limity nesplní, musí být vyřazeno z provozu nebo vybaveno dodatečným zařízením umožňujícím splnit
emisní limity (k datu uvedenému ve vyhlášce, v závislosti na stáří spotřebiče).
Pro zařízení uvedená do provozu v rozmezí 25. 11. 2009 až 1. 1. 2015 platí emisní limity a minimální účinnosti uvedené
v tab. 2. Tyto limity musí zařízení plnit
po 1. 1. 2015.
Limity musí zařízení splnit při jmenovitém výkonu.
Tab. 2 Požadavky dle 1. BImSchV Stufe 1
Zařízení
Norma
Účinnost
CO*
Prach*
[%]
[mg/m3N] [mg/m3N]
interiérové topidlo bez násypné šachty
(krátkodobý spalovací proces)
EN 13240
75
2 000
73
interiérové topidlo s násypnou šachtou
(dlouhodobý spalovací proces)
EN 13240
75
2 500
70
krbová vložka provozovaná s uzavřenými přikládacími dvířky
EN 13229
75
2 000
75
vložka pro kachlová kamna bez násypné šachty
EN 13229
75
2 000
80
vložka pro kachlová kamna s násypnou šachtou
EN 13229
75
2 500
80
akumulační kamna
EN 15250
75
2 000
75
varný spotřebič
EN 12815
75
3 000
70
varný spotřebič s vodním výměníkem
EN 12815
75
3 500
75
* limity jsou uvedeny při referenčním O2 = 13 %
Tab. 3 Požadavky dle 15a B-VG, emisní limity
Ohniště na pevná paliva
Ručně
obsluhovaná
Mezní hodnoty emisí [mg/MJ]
CO
NOX
Biogenní paliva
1 100
150*
OGC
Prach
80
60
Fosilní paliva
1 100
100
80
60
* platí jen pro paliva ze dřeva
OGC = TOC ... Celkový organický uhlík
Tab. 4 Požadavky dle 15a B-VG, účinnosti
Zařízení
Účinnost [%]
Sporáky na fosilní paliva
73
Sporáky na standardní biogenní paliva
70
Topidla na fosilní a standardní biogenní paliva
78
Tab. 5 Srovnání platných limitů
Norma
CO
[mg/m3N]
EN 13240, EU
EN 13229 1), EU
EN 12815, EU
EN 15250, EU
Německo výrobky spadající do EN 13240
2)
výrobky spadající do EN 13229
OGC
Prach
[mg/m3N] [mg/m3N] [mg/m3N]
Min.
účinnost
[%]
12 500
—
—
—
50
2 500, 12 500
—
—
—
75, 30
12 500
—
—
—
60
3 750
—
—
—
70
2 000, 2 500
—
—
75
73, 70
2 000, 2 500
—
—
75
75, 80
výrobky spadající do EN 15250
2 000
—
—
75
75
výrobky spadající do EN 12815
3 000, 3 500
—
—
75
70, 75
1 682
229 3)
122
92
78
1 577
143
115
86
78
Rakousko biogenní paliva
fosilní paliva
1)
NOX
první hodnota – kachlová kamna, dekorativní spotřebiče; druhá hodnota – krbové vložky
rozdělení dle tab. 2
3) platí jen pro paliva na bázi dřeva
2)
8/2011
2.1
Rakousko
V Rakousku jsou emisní limity upraveny dohodou 15a B-VG (viz tab. 3).
Při zkouškách jmenovitého výkonu
musí zařízení splnit všechny limity. Při
sníženém výkonu musí být splněny
pouze limity CO a OGC. Minimální účinnosti zařízení jsou uvedeny v tab. 4.
2.5
Srovnání limitů
Při porovnávání emisních limitů, platných v různých zemích, je důležité mít
tyto hodnoty vyjádřené ve stejných
jednotkách. V Rakousku jsou limity
uváděny jako měrné emise vztažené na
energii v palivu (vztaženo na MJ), na
rozdíl od ČR a Německa, kde jsou limity
uváděny jako koncentrace (vztaženo
na m3N suchých spalin při referenčním
obsahu kyslíku). Srovnání limitů je tedy
nutno provádět přepočtem přes výhřevnost paliva (výhřevnost paliva je
výrazně ovlivněna obsahem vody a popeloviny) a množství spalin vzniklých
spálením 1 kg paliva (Rakousko). Pro
přepočet jsme zvolili tyto průměrné
hodnoty:
– biogenní paliva: Qir = 15,6 MJ/kg;
měrný vývin spalin 10,2 m3N/kg
(13 % O2) – dřevo,
– fosilní paliva: Qir = 22,26 MJ/kg; měrný vývin spalin 15,5 m3N/kg (13 %
O2) – hnědé uhlí (brikety).
Srovnání je uvedeno jako tab 5.
Srovnání limitů ukazuje, že nejkomplexněji sleduje emise znečišťujících látek
Rakousko. Nejméně přísné požadavky
má evropská norma.
3. Plánované změny limitů
3.1
Evropa obecně
V současné době dochází k revizi norem
EN 13240, EN 13229 a EN 12815. Z pohledu emisí sledovaných škodlivin není
plánované zpřísnění. Dochází pouze ke
změnám ohledně požadavků na minimální účinnosti (viz tab. 6). U EN 12815
ke změně u účinnosti nedošlo.
35
3.2
Česká republika
Tab. 6 Návrh min. účinností v připravovaných EN normách
Norma
Lze předpokládat, že v ČR budou platit
stejné emisní limity a požadavky na
min. účinnosti jako v EN normách.
3.3
Hodnoty minimálních požadovaných
účinností zůstanou stejné jako u zařízení instalovaných po 25. 11. 2009.
3.4
65
EN 13229
krbové vložky bez vodního výměníku, otevřená topeniště
30
krbové vložky s vodním výměníkem, otevřená topeniště
50
krbové vložky s uzavřeným topeništěm
60
kachlová kamna a ostatní dekorativní spotřebiče
75
sporáky
60
Zařízení
Rakousko
interiérové topidlo bez násypné šachty (krátkodobý spal. proces)
Srovnání limitů
Při srovnání plánovaných limitů byly
použity stejné parametry paliv a měrné
výviny spalin jako při srovnání platných limitů. Souhrnná tabulka limitů je
uvedena jako tab. 10.
Z hodnot emisních limitů je vidět, že
nejpřísnější limity pro emise škodlivin
bude mít Německo.
uvedeny nejběžnější spotřebiče spadající pod danou normu
Tab. 7 1. BImSchV Stufe 2, platné od 1. 1. 2015
V Rakousku dojde k větší diferenciaci limitů dle typu paliva a také částečně dle
výkonu zařízení (viz tab. 8 a tab. 9).
3.5
krbová kamna
EN 12815
1)
Min. účinnost
[%]
EN 13240
Německo
V Německu dojde ke zpřísnění limitů
pro nově instalovaná zařízení od 1. 1.
2015 (viz tab. 7).
Předmět normy 1)
36
CO*
[mg/m3N]
EN 13240
40
1 250
EN 13240
40
1 250
krbová vložka provozovaná s uzavřenými přikládacími dvířky
EN 13229
40
1 250
vložka pro kachlová kamna bez násypné šachty
EN 13229
40
1 250
vložka pro kachlová kamna s násypnou šachtou
EN 13229
40
1 250
akumulační kamna
EN 15250
40
1 250
varný spotřebič
EN 12815
40
1 500
varný spotřebič s vodním výměníkem
EN 12815
40
1 500
* limity jsou uvedeny při referenčním O2 = 13 %
Tab. 8 15a B-VG, emisní limity
Mezní hodnoty emisí [mg/MJ]
4. Závěr
Závěrem je také nutno zmínit skutečnost, že spalovací zařízení, kterým se
tento článek věnuje, jsou zařízení,
u nichž může obsluha dramaticky
ovlivnit kvalitu spalování. Prokazování
splnění limitních požadavků probíhá
na zkušebně při předepsaných podmínkách, které v reálném životě nastanou jen v minimálním procentu případů. Spalovací zkoušky na zkušebně od-
Prach*
[mg/m3N]
interiérové topidlo s násypnou šachtou (dlohodobý spal. proces)
Ohniště na tuhá paliva
Přestože v současné době prochází základní normy, vztahující se k výše uvedeným spotřebičům, revizí, není v návrzích vidět žádná snaha o zpřísnění
emisních požadavků. Malé změny nastanou v limitech pro minimální účinnosti. Základní limit pro koncentrace
CO zůstane pravděpodobně nadále
1 %, což je v současné době již hodnota
vysoká a neodpovídá vývoji těchto spotřebičů. Hlavní břímě při snižování
emisní zátěže tak nadále zůstává na legislativě jednotlivých států. V západních zemích Evropy tato situace nepřináší zásadní problémy, protože mají legislativu na takovou skutečnost dobře
připravenou a i „ekologická uvědomělost“ obyvatel je na vyšší úrovni než
u nás (což je dáno i ekonomickou situací). V zemích východní Evropy je stav
odlišný – legislativa tyto výrobky
v podstatě „nezná“ a nezdá se, že by se
v dohledné době něco změnilo.
Norma
Ručně obsluhovaná Paliva na bázi dřeva
CO
NOX
OGC
Prach
1 100
150
50
35
Ostatní biogenní paliva
< 50 kW
1 100
300
50
35
Fosilní paliva
< 50 kW
1 100
100
80
35
Tab. 9 15a B-VG, účinnosti, platné od 1. 1. 2015
Zařízení
Účinnost [%]
Sporáky na fosilní paliva
73
Sporáky na standardní biogenní paliva
72
Topidla na fosilní a standardní biogenní paliva
80
Tab. 10 Srovnání plánovaných limitů
Norma
CO
[mg/m3N]
NOX
OGC
Prach
[mg/m3N] [mg/m3N] [mg/m3N]
Min.
účinnost
[%]
EN 13240, EU
12 500
—
—
—
65
EN 13229, EU
2 500, 12 500 1)
—
—
—
30 / 50 / 60 / 75 4)
EN 12815, EU
12 500
—
—
—
60
Německo výrobky spadající do EN 13240
3)
1 250
—
—
40
73, 70
výrobky spadající do EN 13229
1 250
—
—
40
75, 80
výrobky spadající do EN 15250
1 250
—
—
40
75
výrobky spadající do EN 12815
1 500
–--
–--
40
70, 75
Rakousko paliva na bázi dřeva
2)
1 682
229
76
54
80
ostatní biogenní paliva ≤ 50 kW
1 682
459
76
54
80
fosilní paliva ≤ 50 kW
1 577
143
115
50
80
1)
první hodnota – kachlová kamna, dekorativní spotřebiče; druhá hodnota – krbové vložky
pro výrobky spadající pod EN 12815 bude platit: 73 / 72 % – fosilní / biogenní paliva
3)
dle tab. 2
4)
dle tab. 6
2)
8/2011
poví na otázku, zda při optimálních
spalovacích podmínkách může dané
spalovací zařízení při spalování předepsaného paliva splnit platné limity.
V případě nekvalitní obsluhy může spalovací zařízení, které bez problému splní požadované emisní limity na zkušebně, spalovat také kvalitní palivo velmi
nedokonale. Pokud jsou po přiložení
paliva do kamen uzavřeny přívody spalovacích vzduchů (ovládací klapky),
hořlavina nemá dostatek okysličovadla
a výsledkem je zvýšení množství produktů nedokonalého spalovaní (CO,
polycyklické aromatické uhlovodíky,
prach-saze). Proto je nutno spojit výrobu kvalitních spalovacích zařízení
s výchovou obsluhy a informovat ji
o základních návycích a pravidlech. Ale
o tom někdy příště.
5. Poděkování
Tato práce byla podporována Ministerstvem životního prostředí ČR – projekt
č. SP/1a2/116/07 a Grantovou agenturou ČR – projekt č. 101/09/1464.
Legislative requirements for heat
sources for room heating in which
they are located or for the preparation
of meals
Ing. Jiří Horák, Ph.D.,
Ing. Kamil Krpec, Ph.D.,
Ing. František Hopan,
Výzkumné energetické centrum –
Inovace pro efektivitu a životní prostředí,
VŠB – Technická univerzita Ostrava
The authors deal with emissions from
small heat sources burning solid fuel.
Current applicable emission limits and
planned changes in limits are described.
Emission limits requirements in several
countries in Europe are compared.
Ing. Jiří Dvořák
Strojírenský zkušební ústav, Brno
Keywords: heat sources, small heat
sources, emission limits
Autoři:
Ing. Zdeněk Lyčka,
LING Krnov, s.r.o.;
člen redakční rady Topenářství instalace
Recenzent:
q q q
www.topin.cz – otevřen archiv z let 2004 a 2005
V Topenářství instalace č. 7/2011 jsme Vás informovali
o zpřístupnění archivu našeho časopisu z let 2002
a 2003. Abyste všichni měli možnost pracovat i s články, které vyšly později, od 1. ledna otevíráme přístup
k další části archivu, a to z let 2004 a 2005.
Do archivu časopisu se dostanete po rozkliknutí nabídky
„Časopis“. Vyhledávání podle klíčových slov, podle hledaného tématu nebo třeba jména autora, umožňuje využít i filtr, kterým navolíte neomezené hledání „ve všech“
sešitech uložených v archivu, nebo třeba jen v „ročníku
2005", případně si můžete zvolit i konkrétní sešit.
q Josef Hodboď, šéfredaktor
s
INFO 013
t
INFO 014
Více informací o tepelných čerpadlech
na www.alfea.cz
8/2011
37
Download

Legislativní požadavky na spotřebiče určené k vytápění prostor, ve