Ahikütte tõhustamise võimalused

Ülo Kask, TREA energeetikaekspert

Ahjud, pliidid, kaminad on levinumad kütteseadmed enne 1990-ndaid ehitatud eramutes ja enne viimast sõda Eesti linnadesse rajatud puitasumite hoonetes. Võib üsna julgelt väita, et vähemalt sajal tuhandel inimesel (tõenäoliselt rohkematelgi) Eestis tuleb külmade saabudes asuda nimetatud küttekoldeid kasutama ehk tubasid kütma. On olnud kuulda jutte sellest, et Euroopa Liit tahab puudega köetavad küttekolded hoopis keelata. Alust paanika tekitamiseks jagub. Püüan järgnevalt ahikütte temaatikat veidi avardada ja hirme maha võtta.

Traditsioonilisele kütteseadmele on olemas energiasäästlikud, keskkonnasõbralikud ja ohutud alternatiivid, mis on ka esteetiliselt meeldivad. Vanemad (umbes üle 20 aastased) kütteseadmed ei sobi uute tihedamate ja ilmastikukindlaks ehitatud hoonetega nende suure õhuvajaduse ja mittetäielike põlemissaaduste tõttu. Need võivad tekitada märkimisväärseid siseõhu kvaliteedi probleeme ja lausa katastroofilisi olukordi eluruumides. Tavalised, klaasukseta kaminad on ka äärmiselt ebaefektiivsed, mõnikord isegi negatiivse energiatõhususega. Enamik pakutud nn lahendusi on vähese efektiga ja lahendavad vaid üksikuid aspekte.

Siit tuleneb esimene soovitus peamiselt elamute renoveerijatele: koos kõigi muude renoveeritavate objektidega (vesivarustus, elektrisüsteem, piirded jne) tuleks hoolikalt läbi mõelda ruumide kütmine ja õhuvahetus oma elamus, et saavutada võimalikult hea sisekliima. Reeglina tuleb vanad kütteseadmed lammutada ja uutega asendada. Kes soovib pottsepa laotud ahju, saab neid tänapäeval vabalt tellida. Nende valmimine võtab aega, sest on vaja kinni pidada tehnoloogiast, kuid tulemus on kena. Samuti on müügil moodulahjud (komplekteeritakse tehases valmistatud ja kokkusobitatud detailidest), nende paigaldamiseks kodudesse vajatakse vaid paari päeva. Tehase tellimuse täitmine võib võtta aga nädalaid. Tänapäevaste pottsepaahjude ja moodulahjude kasutegur ehk energiamuundamise tõhusus ulatub 80%-ni ja isegi üle. Uued ahjud püsivad kaua soojad, st eraldavad soojust kogu ööpäeva jooksul. Isegi väga külmade ilmadega piisab ühest kütmisest 24 tunni jooksul. Väidan seda oma isiklike kogemuste põhjal.

Ahikütte ainukeseks puuduseks võib pidada seda, et on üsna raske, kuid mitte võimatu saavutada ruumides pidevalt ühtlast temperatuuri. Kas pidada puuduseks ka tööd, mida on vaja teha puude hankimiseks, lõhkumiseks, virnastamiseks ja tuppa tassimiseks, on igaühe otsustada. Artikli autor peab seda heaks ja tervisele kasulikuks füüsiliseks pingutuseks vaimse töö tegemise vahel.

Kui inimene on juba otsustanud jääda või minna ahiküttele ning hankinud korraliku tänapäeva nõuetele vastava kütteseadme, siis seisab olulisem veel ees. Kui kütteseade on pikaaegne investeering, nn püsikulu, siis kütmine ja selleks vajalik on muutuvkulu, mis ajapikku on suuremgi kui esimene. Toome lihtsa näite. Oletame, et lasime elamusse paigaldada ahju maksumusega 5000 eurot. Kui me selles ahjus aasta jooksul põletame 5 ruumimeetrit kvaliteetseid õhkkuivi küttepuid (saame soojusena ruumi kuni 7 MWh), siis tänavu sügisel võivad need vabalt maksta juba 50 eurot ruumimeetri eest. Et kulutada ahju maksumusega võrdne summa raha, kulub 20 aastat (eeldusel, et küttpuude hind ei tõuse). Ahjude eluiga peaks olema igal juhul pikem. Minul kestis 1950. aastal pottsepa ehitatud ahi 61 aastat ja oleks veelgi vastu pidanud, kuid koos elamu renoveerimisega otsustasin kõik kütteseadmed välja vahetada. Lihtne on aru saada, et ahju eluea jooksul kulub kütusele rohkem raha kui ahjule endale. Seega sõltuvad kokkuhoiuvõimalused meist endist.

Siit tuleneb teine nõuanne ahjukütjale: ahju eluiga ja küttepuudele kuluva raha hulk sõltub puude kvaliteedist ja kütja oskustest. Väga sageli ei pöörata neist ühele või teisele, aga üldjuhul mõlemale, vajalikul määral tähelepanu. Kohati kehtib arusaamine, et kui uus ja kvaliteetne ahi on juba muretsetud, siis kõik muu sujub iseenesest. Nagu iga töö juures, on siingi vaja teadmisi ja oskusi.

Mida oleks vaja teada kütmisest? Millised on heaks ahjukütjaks saamise baasteadmised?

Kui vaatate põlevat halgu lähemalt, siis näete midagi kummalist. Enamikul juhtudest ilmub leek vaid ühest halu osast. Samal ajal eraldub suitsu, tavaliselt leegist kaugemal asuvast osast. See suits koosneb komplekssest lenduvast mittetäielike põlemisproduktide segust. Puiduhalg, nn „keeb“, st toimub puidu utmine ehk lendosiste eraldumine enne põlemist. Kui see segu ei sütti, st pole piisavalt kõrget temperatuuri süttimiseks ja nende edasiseks põletamiseks enne põlemiskambrist lahkumist, muutuvad need mittetäielikud põlemisproduktid kreosoodiks, mis sadestub (kondenseerub, pigistub) suitsukäikudes või korstnas ja võib lõppkokkuvõttes põhjustada tulekahjusid korstnas. Puhastamata lõõridest alguse saanud tahmapõleng on oma väga kõrge temperatuuri tõttu eriti ohtlik korstnale, majale ning ka ümbritsevatele hoonetele.

Osa mittetäielikest põlemisproduktidest lendub korstnast tahmana ja lendtuhana ning nende eriti peened osad (PM2,5 ja PM10), mille läbimõõtu mõõdetakse mikromeetrites ja isegi nanomeetrites, on väga ohtlikud meie hingamisteedele ja kogu organismile. See on ka üks põhjuseid, miks ELis on hakatud rääkima väikekütteseadmete, eriti vanemaealiste, ohtlikkusest.

Siinkohal on paras aeg selgitada, mis on põlemine ja mida on vaja heaks põlemise korraldamiseks koduses kütteseadmes.

Põlemine on kiire oksüdatsioonireaktsioon ehk hapniku (õhus on 21 % hapnikku) ja põlevaine vaheline ühinemine, millega kaasnevad intensiivne soojuse eraldumine, reaktsiooni saaduste temperatuuri kiire tõus ja harilikult ka valgusnähtused ehk leek. Põlemise käigus tekkiv põlemisgaas ehk suitsugaas on mitmete gaaside segu (täielikul põlemisel peamiselt lämmastik, lämmastikoksiidid, veeaur ja süsinikdioksiid ehk CO2) ja sellega kandub edasi valdav osa tekkinud soojusest. Ahju korral salvestub see soojus ahju massi moodustavatesse kividesse (esmalt lõõre ümbritsevatesse kividesse) ning eraldub pikkamööda ruumi, kus ahi asub.

Puitkütuste põlemine kütteseadmes hõlmab keerukaid keemilisi protsesse, mis omakorda sisaldavad lenduvate, pool-lenduvate ja tahkete karboniseeritud komponentide pürolüüsi ja oksüdeerimist. Põlemisel on tavaliselt neli eraldatavat faasi: esmalt puidu kuivamine, lendosiste eraldumine, põlemine ja koksi põlemine (süte hõõgumine). Praktikas toimuvad need protsessid enam-vähem samaaegselt ja tugevdavad teineteist.

Lendosised (neid on puidus kuni 85%) ehk suitsugaasid hakkavad puidust väljuma alates 120−150 °C juures, kuid nende süttimiseks peab temperatuur olema tõusnud juba 350 °C lähedale (puit, nagu iga küttematerjal, põleb tegelikult gaasi faasis). Vahepealsel ajal toimub puidu intensiivne kuivamine, kuid see võib ka põlemise perioodil kesta, kui puud pole piisavalt kuivad. Seega me kaotame osa puidus sisalduvast energiast puidu kuivatamisele, see osa ei salvestu ahju korpuses. Siit oluline järeldus: kütteseadmes kasutatavad halud peavad olema vähemalt õhkkuivad ehk suhteline niiskus alla 25%, parem kui mitte üle 20%. Eeltoodud temperatuurivahemikus, seega umbes 200 °C ulatuses, pääsevad suitsugaasid ahjust välja põlemata kujul ja saastavad keskkonda. Kui jälgida korstna ava, siis on näha, et suits kaob kohe, kui halud on võtnud tuld. Head ja täiuslikku põlemist on võimalik hinnata leegi värvuse järgi, mis omakorda sõltub temperatuurist. Jahedam leek on punasem ja kuumem kollasem. Kui põlevad gaasid ei saa piisavalt õhku, jääb leek punaseks ja osa vingugaasi (põlev komponent) jääb põlemata ja leegi temperatuur vahemikku 600−850 °C. Puitkütuse täieliku põlemise piirkond jääb 900−1200 °C vahemikku ja sel juhul on leek kollane. Väga raju põlemist (mühinal põlemine) ei maksa lasta tekkida, põlemisintensiivsust saab reguleerida ahjuukse liigutamisega, uuematel ahjudel tuhasahtli või õhuklappide reguleerimisega. Kui puud liiga kiiresti ära põlevad (saavad liiga palju õhku), ei jõua puitkütuses sisalduv energia vajalikul määral salvestuda ahju kehandisse (liigne õhk jahutab kollet). Koldetäis puid võiks ära põleda umbes 1,5 tunni jooksul, siis peaks saama siibri sulgeda (arvestusega, et 10 liitri kolde mahu kohta on pandud 1 kg puid, keskmises ahjus umbes 10−12 kg).

Nagu igasuguse küttematerjali põletamine, nõuab puidu põletamine, et põlemisprotsess toimuks tõhusalt, s.t põlemisprotsessi käigus peavad olema tagatud neli kõige olulisemat tingimust e protsessi elementi: viibeaeg, temperatuur, turbulentsus ning õhu ja kütuse segu õige vahekord. Põlemisprotsessi jooksul peab olema tagatud kütuse täielik oksüdatsioon ehk ärapõlemine. Sel juhul jääb järgi jääb ainult mineraalosa ehk helehall tuhk.

Viibeaeg tähendab seda, et kütuseosake (gaasistununa) peab saama olla kõrge temperatuuri piirkonnas piisavalt kaua, et oleks kindlustatud kütuse ja õhu molekulide segunemine. Piisav aeg on umbes 1 sekund. See peaks olema kindlustatud, kui suitsugaaside kiirus ahju lõõrides ja korstnas jääb all 5 m/s, sobivaim 3,5 m/s uute ahjude puhul.

Turbulentsuse ehk keeriselisuse tekitamisega pikendataksegi kütuseosakeste pikem viibimine põlemise tsoonis ja parem segunemine õhuhapnikuga. Turbulentsus saavutatakse põlemisõhu juhtimisega kolde põlemistsooni nt ahju siseseinas olevate õhuavade kaudu või mõnede muude konstruktsiooniliste võtete abil. Vanemates ahjudes spetsiaalsed võimalused puuduvad, kuid mingi segunemise tagab neil läbi ahju siseukse avade koldesse sisenev õhk

Puitkütuse süttimiseks vajalik temperatuur on vähemalt 350°C ja see saavutatakse valdavatel juhtudel tikuga. Süütamiseks sobib mingi kergelt süttiv materjal nagu kuiv kasetoht, paber või süütepala. Esimese koldetäie süütamisel tuleb puud laduda koldesse 1 cm vahedega ja nii, et nad ei oleks vastu kolde seinu. Süüdata tuleb küttepuud alati pealt, et ei tekiks süütamise hetkel liiga palju suitsugaase.

Viimaseks oluliseks tingimuseks on põlemisprotsessis tagada õige õhu ja kütuse vahekord. Puude tõhusaks põletamiseks tuleks õhku anda kuni 50% rohkem kui põlemiseks teoreetiliselt vaja, süte hõõgumise faasis võib selle hulka vähendada.

Kui suudetakse täita eelloetletud nelja tingimust ja kasutada vaid kuivi küttepuid, siis on ahju kütta kõrge tõhususega ehk kasuteguriga 75-85% sõltuvalt ka ahju konstruktsioonist. Vanemates ahjudes ei ole nii kõrge kasuteguri saamine siiski võimalik. Igal juhul saame õige kütmisega kõrgema kasuteguri ja säästame kulusid küttematerjali muretsemiseks. Kui me suudame ahju kütta õige käitamisega 80%lise kasuteguriga, võrreldes mitteoskusliku käitumisega võime küttepuude pealt vabalt kokku hoida 20%, kuid sageli enamgi. Näiteks kui elamu kütteks kulub 12,5 ruumimeetrit puid aastas, siis 20% väiksema kogusega saame sama soojushulga ruumidesse 10 ruumimeetri puudega ja võime aastas säästa umbes 125 eurot. 40 aasta jooksul teeb see 5000 eurot, seega säästaksime ahju esialgse maksumuse.

Veel mõned nõuanded

Küttekolde peab tühjendama põlenud puidu jääkidest alles peale nende jahtumist. Seejuures tuleb veenduda, et tuhas ei oleks hõõguvaid osiseid. Kindlasti ei tohi kuuma tuhka ladustada kergestisüttivas anumas (plastämbris). Kuum tuhk tuleb paigutada metallnõusse ning viia hoonest väljapoole jahtuma.

Eramajades võib kütteseadet puhastada ise, kuid iga viie aasta jooksul peab seal seadmed üle vaatama ja puhastama samuti kutseline korstnapühkija. Vastasel juhul ei rakendu tuleõnnetuse korral kindlustuskaitse, kui see on sõlmitud.

Puukütte puhul on soovitav lisaks suitsuandurile kasutada ruumis kus asub küttekolle ka vingugaasi detektorit, mis siis paigaldatakse reeglina 30 cm kõrgusele põrandast. Vanasti oli kass majapidamise vingugaasi anduriks.

Protsessi juhtimise vaatenurgast on põletamine partii koormatud juhtpulbri põletamisel RWH-ga keerukam kui enamikul rakendustel, kuna põlemise algusest peale, paberiga ja sisselülitamisega, kuni viimane sümbol põleb , muutuvad kõik küttekolde tingimused ja põlemisreaktsioonid: kütuse keemia ja füüsikalised omadused, kütuse geomeetria, õhuvarustus ja temperatuurid kõik muutuvad dramaatiliselt kogu RWH põletamise tsükli jooksul (st kogu partii kütusekulu põletamine).

Aeg on vajalik, et võimaldada põhjalikku õhu ja kütuse segamist, energia vabastavate keemiliste reaktsioonide ja soojusülekande tekkeks. Kui soojatootmisega kütuse gaaside ja hapniku segamise elueaaeg on liiga lühike, ei põle põlemist ja põlemisgaaside kuumuse ülekandmine ahju ja torude seintesse on ebaefektiivne. Kui elamisaeg on liiga pikk, on gaasi kiirused põlemiskambris liiga madalad ja õhu- ja kütusetuumide segamise mehhanism on nõrk. See toob kaasa ka mittetäieliku ja ebaefektiivse põlemise.

Temperatuur on oluline, sest põlemisprotsessi sisulised keemilised reaktsioonid suurenevad eksponentsiaalselt temperatuuriga ja suitsugaaside tekitamise juhtimismehhanism ja kogu süsteemi gaasivoolu sõltub kuumutatud suitsugaasidest. Üldiselt tagavad kõrge temperatuur põlemistsoonis täieliku põlemise. Tööstusliku gaasi-, õli- ja kivisöekaevandussüsteemides ning sisepõlemismootorites võib liiga suur põlemistemperatuur tekitada ka suurenenud lämmastikoksiidide reostust. RWH põlemisprotsessid toodavad tavaliselt suhteliselt madalat põlemistsooni temperatuuri, kuna üldine õhu ja kütuse suhe on rohkem õhurikka kui kasuliku või kommertsküttel ja seetõttu on tüüpiline RWH põlemiskamber ka seadme soojusvahetussüsteemi peamiseks osaks. Seepärast kiireneb ja soojendatakse põlemistsoonist suhteliselt kiiresti.

Turbulentsus on oluline tegur, sest puidu päritolu kütused ja õhk peavad segunema, et saavutada süüde, ning põlemisprotsessi säilitamiseks peavad põletavad ja juba põletatud gaasilised materjalid segama värskete kütuste gaaside ja õhuga. Hapniku molekulid peavad jõuliselt kokku puutuma kütuse molekulidega, et põlemissegudes tekiks kuumusest vabanevaid keemilisi reaktsioone. Molekulaarsete kokkupõrgete sagedust ja kokkupõrkejõudu mõjutavad mõlemad temperatuurid ja turbulentsus. Peaaegu kõik tööstuslikud põlemiskambrid ja paljud kodused põletid on “segatud kontrollitud”. See tähendab, et segamisprotsessi kiirus kontrollib üldist põlemiskiirust: kui see seguneb, siis see põletatakse.

Koduste kütteseadmete renoveerimise toetused

KredEx SA kaudu on võimalik taotleda väikeelamu renoveerimise toetust, mille käigus on abikõlblikud kulud küttekollete väljavahetamiseks (vt Väikeelamute energiatõhususe suurendamise toetuse andmise tingimused, p 2.3). / http://www.kredex.ee/public/Teenused/Vaikeelamute_toetused/kaskkiri_lisadega_Template_16-0293.pdf/.

Tulemas:

Jälgi meid Facebookis!