Kotły gazowe i olejowe kojarzą się z „czystszym” ogrzewaniem niż węgiel czy drewno, ale każde spalanie paliwa powoduje emisje do powietrza. W kotłach gazowych paliwem jest najczęściej gaz ziemny (głównie metan CH₄), rzadziej propan-butan (LPG). W kotłach olejowych spala się olej opałowy, który jest frakcją ropy naftowej zbliżoną do oleju napędowego.
Dla uproszczenia można przyjąć, że podczas spalania:
metan reaguje z tlenem tworząc dwutlenek węgla (CO₂) i wodę (H₂O),
olej opałowy jako mieszanina węglowodorów tworzy podobne produkty, ale ze względu na większą zawartość węgla i zanieczyszczeń daje też więcej innych związków.
Z punktu widzenia emisji kluczowe są: skład paliwa, ilość dostarczanego powietrza, temperatura spalania oraz konstrukcja palnika i wymiennika ciepła. To od tych parametrów zależy, czy do komina wylatuje głównie CO₂ i para wodna, czy także większe ilości tlenku węgla, tlenków azotu, związków siarki, sadzy oraz innych zanieczyszczeń.
Główne grupy zanieczyszczeń z kotłów gazowych i olejowych
Emisje z kotłów gazowych i olejowych można uporządkować w kilka podstawowych grup, które w różnym stopniu wpływają na klimat, zdrowie ludzi i lokalną jakość powietrza:
gazy cieplarniane – przede wszystkim CO₂, ale także metan (z nieszczelności instalacji gazowych) oraz podtlenek azotu (N₂O) w niewielkich ilościach,
zanieczyszczenia toksyczne i drażniące – tlenki azotu (NO i NO₂, czyli NOx), tlenek węgla (CO), dwutlenek siarki (SO₂),
pył i aerozole – drobne cząstki stałe PM, cząstki sadzy, popiołu oraz kondensaty lotnych związków organicznych,
lotne związki organiczne (LZO) – niespalone lub częściowo utlenione węglowodory, powstające zwłaszcza przy niepełnym spalaniu oleju opałowego,
śluzy i osady w kotłach kondensacyjnych – nie wylatują wprost do atmosfery, ale są produktem spalania i muszą być utylizowane.
Dla użytkownika kotła gazowego czy olejowego kluczowe pytania brzmią: ile tych substancji faktycznie przedostaje się do powietrza oraz jak na to wpływać poprzez dobór kotła, serwis i sposób eksploatacji. Różnica między kotłem dobrze ustawionym a zaniedbanym potrafi być kilkukrotna, zwłaszcza w zakresie NOx, CO i emisji pyłu.
Jak mierzy się emisje z kotłów
Emisje z kotłów gazowych i olejowych opisuje się na kilka sposobów, zależnie od tego, kto i do czego ich używa:
g/m³ spalin – koncentracja zanieczyszczeń w spalinach, przydatna dla serwisantów i w pomiarach laboratoryjnych,
mg/Nm³ – znormalizowana koncentracja (często przy 3% O₂ w spalinach), używana w przepisach i normach,
kg/TJ, kg/GJ lub g/kWh – emisja odniesiona do energii zawartej w paliwie lub do wyprodukowanego ciepła (dla porównań technologii),
kg/rok – całkowita emisja w danym obiekcie, ważna przy szacowaniu wpływu na środowisko.
W praktyce użytkownik najczęściej styka się jedynie z klasą emisji NOx na tabliczce znamionowej kotła (np. klasa 6) oraz ogólnymi informacjami w karcie produktu. Szczegółowe dane są publikowane w dokumentacjach technicznych i raportach badań zgodności z normami (np. PN-EN 15502 dla kotłów gazowych). To one mówią, ile faktycznie gramów NOx czy CO emituje kocioł na każdy kilowatogodzinę ciepła.
Dwutlenek węgla z kotłów – klimat zamiast smogu
CO₂ ze spalania gazu a CO₂ ze spalania oleju
Dwutlenek węgla to główny gaz cieplarniany emitowany przez kotły gazowe i olejowe. W przeciwieństwie do pyłów czy NOx, nie tworzy lokalnego smogu, lecz wpływa globalnie na klimat. Ilość CO₂ zależy przede wszystkim od zawartości węgla w paliwie oraz sprawności kotła.
Dla orientacji można przyjąć, że:
spalenie 1 m³ gazu ziemnego (w warunkach normalnych) emituje ok. 1,9–2,0 kg CO₂,
spalenie 1 litra oleju opałowego emituje ok. 2,6–2,7 kg CO₂.
Na tę różnicę wpływa wyższa zawartość węgla w oleju opałowym oraz inne relacje między wodorem a węglem w paliwie. W praktyce oznacza to, że dla wytworzenia tej samej ilości ciepła kocioł olejowy emituje więcej CO₂ niż kocioł gazowy. Gdy porówna się emisję CO₂ na kWh ciepła użytkowego, przewaga paliw gazowych nad olejem opałowym jest wyraźna, zwłaszcza w nowoczesnych kotłach kondensacyjnych.
Wpływ sprawności kotła na emisję CO₂
Oprócz składu paliwa kluczowa jest sprawność kotła. Im sprawniej kocioł przetwarza energię chemiczną paliwa na ciepło w instalacji, tym mniej paliwa trzeba spalić dla uzyskania tego samego efektu grzewczego. Bezpośrednio przekłada się to na niższą emisję CO₂.
Przykładowo:
stary kocioł atmosferyczny na gaz, o sprawności ok. 80–85%,
nowy kocioł kondensacyjny na gaz, o sprawności sezonowej 100–105% (w odniesieniu do wartości opałowej).
Dla budynku, który potrzebuje rocznie 20 000 kWh ciepła, różnica w zużyciu gazu może sięgać kilkunastu–kilkudziesięciu procent. Tyle samo procent można z grubsza przyjąć jako redukcję emisji CO₂. Podobna sytuacja dotyczy oleju opałowego: wymiana starego palnika i kotła na nowoczesny kondensacyjny (tam, gdzie jest to możliwe technicznie) ogranicza zużycie paliwa i emisję gazów cieplarnianych.
Porównanie emisji CO₂ z różnych systemów ogrzewania
Analizując emisje z kotłów gazowych i olejowych, często pojawia się pytanie: jak to się ma do innych źródeł ciepła? W uproszczeniu można porównać emisję CO₂ na 1 kWh ciepła użytkowego (wartości orientacyjne, zależne od sprawności, rodzaju paliwa i miksu energetycznego):
Rodzaj ogrzewania
Orientacyjna emisja CO₂ [g/kWh ciepła]
Nowoczesny kocioł gazowy kondensacyjny
ok. 200–230
Stary kocioł gazowy atmosferyczny
ok. 230–280
Nowoczesny kocioł olejowy
ok. 260–320
Stary kocioł olejowy
powyżej 300
Kocioł na węgiel (bez uwzględniania biomasy)
400–450 i więcej
Pompa ciepła (prąd z sieci, miks PL)
zależne od SCOP, orientacyjnie 100–250
Widać wyraźnie, że w kategorii gazów cieplarnianych kotły gazowe i olejowe są „czystsze” niż węgiel, lecz wciąż generują emisje istotne z punktu widzenia klimatu. W obszarze lokalnego smogu i zanieczyszczeń toksycznych przewaga gazu nad olejem i węglem jest jeszcze większa, o czym dalej.
Tlenki azotu – niewidzialny problem z kotłów gazowych i olejowych
Jak powstają NOx w kotłach
Tlenki azotu (NOx) powstają w kotłach gazowych i olejowych przede wszystkim na skutek reakcji azotu z powietrza z tlenem przy wysokiej temperaturze płomienia. Dzieli się je na:
NO (tlenek azotu) – powstaje głównie w strefie płomienia,
NO₂ (dwutlenek azotu) – tworzy się częściowo już w palenisku i dalej w spalinach przez utlenianie NO.
W kotłach olejowych dodatkowym źródłem jest azot zawarty w paliwie (tzw. „fuel NOx”), którego w oleju jest więcej niż w gazie ziemnym. W kotłach gazowych dominuje natomiast tzw. „thermal NOx” – związany z wysoką temperaturą spalania i nadmiarem powietrza.
Im wyższa temperatura w płomieniu i im większy nadmiar powietrza, tym więcej NOx. Z kolei zbyt mała ilość powietrza powoduje wzrost emisji CO i sadzy. Zadaniem konstruktora kotła i serwisanta jest znalezienie takiego punktu pracy, w którym CO jest bliskie zeru, a emisje NOx są możliwie niskie.
Klasy emisji NOx dla kotłów i co one oznaczają
Nowoczesne kotły gazowe i olejowe są klasyfikowane pod kątem emisji NOx zgodnie z normami europejskimi (m.in. PN-EN 15502 dla gazu, PN-EN 303-1/2/4 dla kotłów centralnego ogrzewania). Wprowadzone zostały klasy emisji NOx, oznaczane numerami (np. 3, 4, 5, 6). Im wyższa klasa, tym niższe dopuszczalne emisje NOx:
klasy niższe (np. 2–3) dopuszczały wyższe emisje, typowe dla starszych konstrukcji,
klasa 5 i 6 to nowoczesne kotły niskoemisyjne, spełniające aktualne wymagania ekoprojektu.
W praktyce współczesne kotły gazowe kondensacyjne klasy 6 osiągają emisje NOx rzędu kilkudziesięciu mg/kWh ciepła. Starsze kotły atmosferyczne i niektóre olejowe palniki ciśnieniowe mogą mieć emisje kilkukrotnie wyższe. Zmiana kotła na model z wyższą klasą emisji NOx przynosi realną różnicę w lokalnej jakości powietrza, zwłaszcza na gęsto zabudowanych osiedlach domów jednorodzinnych.
Skutki zdrowotne NOx i różnice między gazem a olejem
NOx nie są jedynie liczbą w normie – mają bezpośredni wpływ na zdrowie. Dwutlenek azotu (NO₂):
drażni drogi oddechowe, może nasilać objawy astmy i chorób płuc,
uczestniczy w tworzeniu ozonu troposferycznego oraz wtórnego pyłu w powietrzu,
wpływa na powstawanie smogu fotochemicznego w miastach.
Z punktu widzenia emisji NOx kotły olejowe często wypadają gorzej niż gazowe, szczególnie gdy są starszej konstrukcji lub źle wyregulowane. Nowoczesne palniki olejowe z recyrkulacją spalin, modulacją mocy i dopracowaną geometrią płomienia potrafią znacząco ograniczyć NOx, ale nadal trudno im dorównać najlepszym palnikom gazowym niskonozotowym.
W kotłach gazowych stosuje się m.in.:
technologię premix (wstępne mieszanie gazu z powietrzem przed spalaniem),
palniki o obniżonej temperaturze płomienia,
palniki z recyrkulacją części spalin.
Dzięki temu emisje NOx z nowoczesnego kotła gazowego mogą być kilkukrotnie niższe niż z przeciętnego kotła olejowego o podobnej mocy. Różnica staje się szczególnie istotna, gdy w jednym rejonie funkcjonuje kilkadziesiąt czy kilkaset takich urządzeń.
Źródło: Pexels | Autor: Magda Ehlers
Tlenek węgla, niespalone węglowodory i sadza
Mechanizm powstawania tlenku węgla (CO)
Tlenek węgla (CO) jest produktem niepełnego spalania węgla zawartego w paliwie. Powstaje, gdy:
w mieszance paliwo–powietrze brakuje tlenu,
czas przebywania spalin w strefie wysokiej temperatury jest zbyt krótki,
płomień jest niestabilny (zrywanie, cofanie, niedopalanie),
palnik jest zabrudzony, dysze częściowo zatkane, niewłaściwie ustawione.
CO i inne produkty niecałkowitego spalania w praktyce
W prawidłowo wyregulowanym kotle gazowym emisja CO jest bardzo niska – zwykle poniżej 10–20 ppm w spalinach. Przy dobrze dobranym palniku i czystym wymienniku wynik pomiaru potrafi być bliski zera w odniesieniu do limitów normowych. Jeżeli jednak kocioł pracuje z zabrudzonym palnikiem, zatkanym wymiennikiem lub źle ustawioną ilością powietrza, CO rośnie często wykładniczo. Zjawisko to jest szczególnie widoczne w kotłach olejowych, gdzie na ustawienia wpływa także jakość rozpylania paliwa.
Oprócz tlenku węgla mogą pojawiać się niespalone węglowodory (HC) – fragmenty paliwa, które nie zdążyły się utlenić. Ich obecność świadczy zwykle o problemach z mieszaniem paliwa z powietrzem, rozpylaniem oleju lub stabilnością płomienia. W praktyce serwisowej często obserwuje się sytuację, w której:
najpierw rośnie poziom HC i CO,
potem pojawia się widoczna sadza w komorze spalania i na wymienniku,
następnie sprawność kotła spada, a zużycie paliwa rośnie.
W warunkach domowych problem sygnalizują m.in. częstsze wyłączenia kotła, „brudny” płomień (żółte ognie zamiast wyraźnie niebieskich przy gazie) lub ciemny nalot w okolicach drzwiczek inspekcyjnych w kotłach olejowych. W takim przypadku konieczny jest przegląd z pomiarem analizatorem spalin, a nie tylko „na oko”.
Sadza w kotłach olejowych i gazowych
Sadza powstaje przede wszystkim w wyniku pirolizy paliwa i niedoboru tlenu w strefie płomienia. W kotłach olejowych występuje zdecydowanie częściej i w większej ilości niż w gazowych, z kilku powodów:
olej wymaga rozpylania, a każda nierównomierność kropelek sprzyja lokalnemu niedopalaniu,
temperatury płomienia są wyższe, co sprzyja tworzeniu jąder sadzy,
przy niskich obciążeniach i częstym taktowaniu kocioł częściej pracuje w niekorzystnych warunkach rozruchu i wygaszania.
W kotłach gazowych sadza pojawia się zwykle dopiero przy bardzo poważnych problemach (np. zasysanie kurzu, wycieki oleju silikonowego z uszczelek, bardzo zły skład mieszanki). Sam gaz ziemny, jako paliwo w zasadzie bezpopiołowe, sprzyja czystemu spalaniu.
Obecność sadzy w wymienniku ciepła ma dwa skutki:
spadek sprawności – nawet cienka warstwa działa jak izolacja, przez co kocioł musi spalić więcej paliwa dla tej samej ilości ciepła,
wzrost temperatury spalin – gorące spaliny szybciej niszczą elementy spalinowe i powodują większe straty kominowe.
W praktyce po solidnym wyczyszczeniu zakopconego kotła olejowego (palenisko, wymiennik, przewody spalinowe) i ponownym ustawieniu palnika pomiar sprawności potrafi wzrosnąć o kilka punktów procentowych, a emisja CO i sadzy spada do akceptowalnego poziomu.
Ryzyko zatrucia CO i rola prawidłowego odprowadzania spalin
Tlenek węgla jest bezbarwny i bezwonny. Wiąże się z hemoglobiną znacznie silniej niż tlen, przez co nawet niewielkie stężenia w powietrzu są niebezpieczne przy dłuższej ekspozycji. W kontekście kotłów gazowych i olejowych największe zagrożenia to:
nieszczelny lub zablokowany przewód kominowy,
odwrócenie ciągu kominowego (tzw. cofka spalin),
nieprawidłowo wykonany system powietrzno–spalinowy w kotłach z zamkniętą komorą,
Nowoczesne kotły z zamkniętą komorą spalania i nadmuchem wentylatora mają wbudowane liczne zabezpieczenia (presostat spalin, czujniki temperatury, kontrola płomienia). Stare kotły atmosferyczne, szczególnie po przeróbkach kominowych i termoizolacji budynku, są znacznie bardziej narażone na sytuacje, w których spaliny częściowo cofają się do pomieszczenia. Stąd tak istotne są:
regularne przeglądy urządzenia i przewodów kominowych,
sprawdzenie ciągu kominowego i szczelności instalacji,
stosowanie certyfikowanych czujników CO w kotłowniach i w pobliżu urządzeń spalających paliwa.
Porównanie pyłów i zanieczyszczeń stałych: gaz, olej i węgiel
Pyły zawieszone (PM₁₀, PM₂,₅) są kluczowym składnikiem smogu zimowego. Ich emisja z kotłów gazowych i olejowych jest nieporównywalnie niższa niż z tradycyjnych kotłów węglowych czy „kopciuchów”. Różnice wynikają z samej natury paliw oraz konstrukcji urządzeń.
Pyły z kotłów gazowych
Gaz ziemny praktycznie nie zawiera popiołu. Przy spalaniu nie tworzy się więc klasyczna frakcja stała w postaci popiołu lotnego. Niewielkie ilości cząstek mogą pochodzić z:
kurzu zasysanego do komory spalania,
korozji lub erozji elementów stalowych w przewodzie spalinowym,
drobnych produktów reakcji chemicznych w płomieniu.
W badaniach emisyjnych nowoczesne kotły gazowe osiągają wartości pyłu poniżej dolnej granicy wykrywalności wielu standardowych analizatorów, szczególnie w jednostkach mg/m³. Dla użytkownika oznacza to, że udział jego kotła gazowego w lokalnym pyle zawieszonym jest znikomy, o ile urządzenie pracuje prawidłowo.
Pyły i popiół z kotłów olejowych
Olej opałowy zawiera związki nieorganiczne (m.in. siarczany, związki metali śladowych), które po spaleniu tworzą drobny popiół. Część opada w kotle na dno komory spalania, część jednak unosi się z gazami spalinowymi. Emisja pyłu z kotłów olejowych jest wyższa niż z gazowych, lecz wciąż z reguły poniżej poziomów typowych dla spalania węgla.
Na ilość emitowanych cząstek wpływa:
jakość oleju (zawartość popiołu i zanieczyszczeń),
sprawność rozpylania i mieszania paliwa z powietrzem,
temperatura płomienia oraz stopień dopalenia mieszaniny,
czystość komory spalania i wymiennika.
W nowoczesnych kotłach olejowych pewna część pyłu „wyłapuje się” na ściankach wymiennika w postaci lekkich osadów, które należy regularnie usuwać. Brak czyszczenia prowadzi do ich narastania i migracji w głąb instalacji spalinowej, a przy dłuższej eksploatacji – do widocznego osmalenia wylotów kominowych.
Kontrast z kotłami na paliwa stałe
Kotły na węgiel, drewno czy biomasę – szczególnie starszego typu, bez filtrów – generują emisję pyłu o rząd wielkości wyższą niż urządzenia gazowe i olejowe. Oprócz cząstek mineralnych (popiołu) w spalinach obecne są:
cząstki sadzy o bardzo małej średnicy aerodynamicznej,
wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), w tym benzo(a)piren,
kondensaty smołowe z niecałkowitego spalania drewna i węgla.
Z tego powodu zastąpienie „kopciucha” kotłem gazowym lub olejowym, nawet starszej generacji, oznacza ogromną redukcję lokalnych emisji pyłu i WWA. W wielu miejscowościach, gdzie wymieniono znaczną część kotłów węglowych na gazowe, zimowe stężenia pyłu spadły zauważalnie, mimo że liczba budynków i mieszkańców się nie zmieniła.
Siarka, SO₂ i inne zanieczyszczenia kwaśne
Zawartość siarki w gazie i oleju
Różnice między gazem a olejem opałowym są wyraźne także pod względem zawartości siarki:
gaz ziemny zawiera bardzo mało siarki – zwykle są to śladowe ilości usuwane już na etapie przygotowania do transportu siecią,
olej opałowy występuje w różnych klasach, przy czym standardem stały się już odmiany niskosiarkowe, ale wciąż zawierają one znacznie więcej siarki niż gaz.
Podczas spalania siarka utlenia się do SO₂ (dwutlenku siarki), a częściowo także do SO₃, które w obecności pary wodnej tworzy aerozole kwasu siarkowego. Zjawisko to ma znaczenie zarówno dla emisji do powietrza, jak i dla trwałości wymiennika oraz przewodu spalinowego.
Emisje SO₂ z kotłów gazowych i olejowych
Ze względu na śladową zawartość siarki w gazie ziemnym emisja SO₂ z kotłów gazowych jest praktycznie pomijalna w skali domowej. Znacznie większym problemem bywa zapach środków nawaniających gaz (merkaptany), który użytkownicy czasem mylą z „dymem” czy „spalinami”, choć nie ma on związku z SO₂.
W kotłach olejowych emisja SO₂ wciąż występuje, lecz dzięki zaostrzającym się wymaganiom jakościowym paliwa jest istotnie niższa niż kilkanaście lat temu. Przykładowo olej o zawartości siarki ok. 0,1% wagowo emituje wielokrotnie mniej SO₂ niż ciężkie oleje opałowe stosowane dawniej w dużych ciepłowniach. Dla użytkownika indywidualnego przejście z klasycznego oleju na niskosiarkowy przynosi:
mniejsze ryzyko korozji niskotemperaturowej wymiennika,
mniej zacieków i nalotów kwasowych w przewodzie spalinowym,
mniejszy udział domowej kotłowni w lokalnym bilansie „kwaśnych” zanieczyszczeń.
Wpływ SO₂ i związków kwaśnych na zdrowie i infrastrukturę
Dwutlenek siarki działa drażniąco na drogi oddechowe, może wywoływać skurcz oskrzeli i nasilenie objawów astmy, szczególnie w połączeniu z wysokim stężeniem pyłu. W powietrzu atmosferycznym część SO₂ i NOx przekształca się w cząstki siarczanowe i azotanowe, będące składnikiem pyłu drobnego PM₂,₅. To połączenie pogarsza zarówno widoczność, jak i parametry zdrowotne powietrza.
Od strony technicznej mieszanina SO₂/SO₃, pary wodnej i kondensatu w przewodach spalinowych przyspiesza korozję kwasową. Dlatego w kotłach olejowych szczególnie istotne są:
dobór odpowiedniego materiału przewodu spalinowego (stal kwasoodporna, wkład kominowy),
utrzymanie odpowiedniej temperatury spalin, aby ograniczyć wykraplanie kwaśnego kondensatu w niekontrolowanych miejscach,
regularne przeglądy w celu wychwycenia ognisk korozji.
Źródło: Pexels | Autor: Yerevan Malerva
Warunki pracy kotła a realne emisje
Znaczenie modulacji mocy i taktowania
Nowoczesne kotły gazowe i część kotłów olejowych oferują płynną modulację mocy. Oznacza to, że palnik nie pracuje tylko w trybie „0/1”, ale dostosowuje swoją moc do bieżącego zapotrzebowania budynku na ciepło. Ma to bezpośredni wpływ na emisje:
mniej cykli rozruch–zatrzymanie oznacza mniej faz, w których spalanie jest niestabilne,
dłuższa praca na stałym, częściowym obciążeniu sprzyja dopaleniu paliwa,
temperatura elementów wymiennika jest bardziej stabilna, co zmniejsza ryzyko kondensacji w niekorzystnych strefach.
Stare kotły atmosferyczne często pracują w sposób „taktujący” – częste włączenia i wyłączenia. Każdy rozruch to okres, w którym:
mieszanka paliwo–powietrze nie jest jeszcze optymalna,
część paliwa nie dopala się całkowicie,
emisje CO i HC są przejściowo wyższe niż w stanie ustalonym.
W praktyce wymiana takiego urządzenia na kocioł modulujący, dobrany mocą do rzeczywistych potrzeb budynku (a nie „na zapas”), przynosi nie tylko oszczędności paliwa, ale także wyraźnie stabilniejsze warunki spalania i mniejszą emisję zanieczyszczeń.
Temperatura zasilania instalacji i tryb kondensacji
W kotłach kondensacyjnych na gaz i olej szczególne znaczenie ma temperatura wody powrotnej z instalacji grzewczej. Im jest ona niższa, tym bardziej opłaca się kondensacja pary wodnej ze spalin, a więc:
odzyskiwana jest dodatkowa ilość ciepła utajonego,
spada temperatura spalin,
Emisje przy różnych temperaturach pracy kotła
Zmiana temperatury zasilania instalacji grzewczej wpływa nie tylko na sprawność, ale też na skład spalin. Przy wysokotemperaturowych instalacjach (np. 80/60°C) kocioł rzadziej wchodzi w zakres kondensacji, co oznacza:
wyższą temperaturę spalin,
mniejsze wychłodzenie strefy płomienia,
często nieco wyższe emisje NOx niż przy pracy na niższej mocy i z niższą temperaturą wody.
Przy niskotemperaturowej pracy (np. ogrzewanie podłogowe, duże grzejniki), kiedy powrót ma 30–40°C, palnik zwykle pracuje z niższą mocą, a proces spalania jest stabilniejszy. Spaliny dłużej pozostają w wymienniku, lepiej się schładzają, a zawarte w nich zanieczyszczenia gazowe w większej części ulegają dopaleniu. W emisjach mierzalnych widoczne jest to jako:
niższe chwilowe stężenia CO,
stabilniejsze, mniej „poszarpane” wartości NOx,
znikoma lub niewiele większa ilość pyłu niż w trybie wysokotemperaturowym.
W praktyce, przy prawidłowo dobranej instalacji i sterowaniu pogodowym, kocioł przez większość sezonu pracuje na niskich parametrach, a wysoką temperaturę zasilania osiąga tylko w krótkich okresach najniższych temperatur zewnętrznych. To korzystne zarówno dla portfela, jak i dla jakości powietrza w okolicy.
Emisje podczas rozruchu, odszraniania i pracy awaryjnej
W codziennym użytkowaniu najwięcej „brudnych” faz spalania powstaje nie wtedy, gdy kocioł pracuje spokojnie, ale gdy:
uruchamia się po dłuższej przerwie,
wraca do pracy po zaniku napięcia,
pracuje w trybie awaryjnym, np. z uszkodzonym czujnikiem lub ograniczoną wentylacją.
W tych krótkich okresach mieszanka paliwo–powietrze nie jest jeszcze ustabilizowana, a elementy komory spalania są wychłodzone. Przez kilka, czasem kilkanaście sekund, emisje CO i niecałkowicie spalonych węglowodorów są zauważalnie wyższe. W skali roku ich udział w całkowitej emisji z domu jest jednak niewielki, o ile:
kocioł nie jest przewymiarowany (nie startuje co kilka minut),
instalacja elektryczna i zabezpieczenia są poprawnie dobrane,
serwis nie wyłącza zabezpieczeń palnika „na skróty”, np. zwierając czujniki.
Zdarza się, że użytkownik po częstych awariach lub zbyt czułym zabezpieczeniu powoduje, że kocioł startuje i gaśnie wielokrotnie w ciągu godziny. W takim trybie emisje w przeliczeniu na każde dostarczone kWh ciepła rosną, a komfort cieplny paradoksalnie spada.
NOx i tlenki azotu z kotłów gazowych i olejowych
Skąd biorą się NOx w spalinach?
Tlenki azotu powstają w wyniku dwóch mechanizmów:
NOx termiczne – tworzą się z azotu zawartego w powietrzu przy wysokiej temperaturze płomienia,
NOx paliwowe – pochodzą z azotu zawartego w samym paliwie (zjawisko istotniejsze przy spalaniu węgla i biomasy niż przy gazie).
W kotłach gazowych dominuje komponent termiczny, ponieważ gaz ziemny ma z natury bardzo niską zawartość azotu chemicznie związanego. W oleju opałowym udział NOx paliwowych jest nieco większy, ale wciąż niższy niż w przypadku wielu paliw stałych.
Techniki ograniczania NOx w nowoczesnych kotłach
Producenci stosują kilka rozwiązań, które mają ograniczyć emisje tlenków azotu bez pogorszenia sprawności:
palniki niskoemisyjne (low-NOx) z odpowiednim kształtem płomienia i perforacją palnika,
wewnętrzną recyrkulację spalin, która obniża lokalną temperaturę płomienia,
wielostopniowe doprowadzenie powietrza, w tym strefy o lekkim niedomiarze i nadmiarze tlenu,
precyzyjne sterowanie składem mieszanki za pomocą czujników i wentylatorów o regulowanej prędkości.
Kotły z palnikami atmosferycznymi, bez wentylatora i bez zaawansowanej elektroniki, zwykle emitują więcej NOx niż nowoczesne konstrukcje wentylatorowe. Wymiana kotła na kondensacyjny z palnikiem low-NOx przynosi więc podwójny efekt: mniej zużytego paliwa i mniej NOx na każdą jednostkę ciepła.
Znaczenie NOx dla jakości powietrza
NOx, podobnie jak SO₂, pełnią podwójną rolę. Z jednej strony są gazami drażniącymi, z drugiej – uczestniczą w reakcjach fotochemicznych, tworząc:
ozon troposferyczny (szkodliwy dla zdrowia i roślin),
cząstki azotanowe, będące częścią pyłu zawieszonego PM₂,₅.
W gęstej zabudowie jednorodzinnej kotły gazowe i olejowe dokładają swoją cegiełkę do lokalnego stężenia NOx, jednak w skali miasta głównym źródłem pozostaje transport drogowy. Domowe urządzenia grzewcze stają się istotne głównie tam, gdzie emisje z ruchu drogowego są relatywnie małe, a zabudowa jest zwarta, np. w małych miejscowościach w dolinach.
Sprawność, spalanie i „niewidzialne” straty
Niedopalanie paliwa a emisje CO i organicznych związków lotnych
Tlenek węgla (CO) i lotne związki organiczne (LZO) są sygnałem, że proces spalania nie przebiega idealnie. W kotłach gazowych i olejowych ich poziom rośnie, gdy:
stosunek powietrza do paliwa odbiega od optymalnego,
palnik jest zabrudzony lub uszkodzony,
ciśnienie w komorze spalania jest zaburzone (np. przez zatkany komin).
Domowy użytkownik widzi to czasem jako żółtawy, niestabilny płomień lub charakterystyczny, „cięższy” zapach spalin na zewnątrz. Długotrwała praca w takich warunkach nie tylko zwiększa emisje, ale też zużycie paliwa – część energii „ucieka” w postaci CO i niedopalonych węglowodorów.
Wpływ nadmiaru powietrza na emisje i sprawność
Palnik potrzebuje pewnego nadmiaru powietrza, aby paliwo uległo całkowitemu spaleniu. Jeśli jednak nadmiar ten jest zbyt duży:
spada temperatura płomienia,
rośnie objętość spalin przepływających przez wymiennik,
część ciepła jest „wynoszona” kominem bez wykorzystania.
Przy bardzo dużym nadmiarze powietrza proces spalania ponownie staje się mniej stabilny, co może zwiększać emisje CO i LZO. Dlatego podczas przeglądu serwisant nie tylko „czyści kocioł”, ale też ustawia parametry spalania, wykorzystując analizator spalin. Korekta śruby na palniku „na oko” bywa jednym z głównych powodów zbyt wysokich emisji w eksploatacji.
Rola regularnego serwisu a emisje z kotłów
W praktyce emisje z tego samego modelu kotła mogą się mocno różnić, w zależności od:
częstotliwości i jakości przeglądów,
czystości wymiennika i palnika,
stanu wentylatora, elektrod i czujników.
Kocioł gazowy po kilku sezonach bez czyszczenia ma:
gorszą wymianę ciepła (osad na wymienniku),
zaburzony przepływ powietrza w komorze,
częstsze rozruchy z podwyższonymi emisjami przejściowymi.
W kotłach olejowych dochodzi do tego degradacja jakości rozpylania i zanieczyszczenia dysz. Nawet jeśli kocioł „jeszcze grzeje”, krzywa emisji z roku na rok stopniowo się pogarsza. Jednoroczny kocioł po profesjonalnym serwisie potrafi emitować kilkukrotnie mniej CO niż identyczne urządzenie po wielu latach zaniedbań.
Źródło: Pexels | Autor: Khunkorn Laowisit
Warunki zewnętrzne a rozprzestrzenianie się spalin
Inwersja temperatury i „zawieszone” spaliny
To, co opuszcza komin, nie od razu staje się problemem dla mieszkańców. Kluczowe jest zachowanie się pióropusza spalin w atmosferze. Przy inwersji temperatury, kiedy ciepłe powietrze zalega nad warstwą chłodniejszą, pionowe mieszanie powietrza jest mocno ograniczone. Wtedy:
spaliny z domów i samochodów kumulują się w warstwie przyziemnej,
stężenia NOx, pyłu i innych zanieczyszczeń rosną nawet przy przeciętnych emisjach jednostkowych,
wrażenie „zadymienia” miejscowości jest szczególnie dotkliwe w godzinach wieczornych.
Sam kocioł gazowy czy olejowy w takich warunkach nie zaczyna nagle emitować więcej, ale spada zdolność powietrza do rozpraszania zanieczyszczeń. Dlatego w okresach alarmów smogowych każde dodatkowe źródło spalin – nawet relatywnie czyste – dokłada się do przekroczeń norm.
Wysokość i lokalizacja komina
Ten sam kocioł może oddziaływać zupełnie inaczej na sąsiadów, w zależności od:
wysokości wylotu komina,
odległości od okien i balkonów,
uformowania terenu (zbocze, zagłębienie, zabudowa szeregowa).
Krótkie kominy, zakończone tuż nad krawędzią dachu, często powodują, że strugi spalin „oklejają” się po elewacji lub wnikają do okien wyższych kondygnacji. Nawet czyste spaliny z kotła gazowego mogą być wtedy uciążliwe zapachowo, szczególnie przy bezwietrznej pogodzie. Prawidłowo zaprojektowany komin:
wypuszcza spaliny na wysokość, gdzie mieszanie z powietrzem jest intensywniejsze,
minimalizuje ryzyko nawiewania spalin do sąsiednich budynków,
zapewnia odpowiedni ciąg, stabilizując warunki spalania w kotle.
Paliwa, dodatki i „usprawniacze” a realne emisje
Mieszanki paliwowe i domieszki biokomponentów
Na rynku pojawiają się paliwa gazowe i olejowe z domieszką komponentów odnawialnych:
biometan w sieciach gazowych,
FAME lub HVO (estrów metylowych kwasów tłuszczowych lub uwodornionych olejów roślinnych) w oleju opałowym.
Pod względem emisji lokalnych (CO, NOx, pyły) dobrze przygotowane biokomponenty spisują się zazwyczaj nie gorzej niż paliwa konwencjonalne, a czasem nawet lepiej – zawierają mniej siarki i popiołu. Kluczowe jest jednak, aby:
paliwo spełniało normę odpowiedniej klasy,
kocioł i palnik były dopuszczone do pracy na danej mieszance,
serwisant uwzględnił inny skład chemiczny paliwa przy regulacji spalania.
Dodatki „do paliwa” i ich skutki uboczne
Popularne są różnego rodzaju dodatki uszlachetniające do oleju opałowego, które mają ograniczać osady, poprawiać smarność czy stabilizować paliwo. Przy rozsądnym stosowaniu i produktach od sprawdzonych producentów wpływ na emisje bywa neutralny lub lekko korzystny (mniej osadów, stabilniejszy płomień). Problemem stają się:
dodatki nieznanego pochodzenia,
mieszanie kilku preparatów o podobnym działaniu,
zbyt wysokie dawki, stosowane „na wszelki wypadek”.
W takich sytuacjach może dojść do nieprzewidzianych reakcji chemicznych, powstawania nietypowych osadów i zaburzeń pracy palnika. Skutkiem są wyższe emisje CO, nieprzyjemne zapachy oraz przyspieszone zabrudzanie wymiennika i komina.
Porównanie z innymi technologiami ogrzewania
Kotły gazowe i olejowe a pompy ciepła i ogrzewanie elektryczne
Z punktu widzenia lokalnej emisji do powietrza urządzenia elektryczne (w tym pompy ciepła) nie emitują spalin na miejscu. Oznacza to:
brak komina,
brak spalin w sąsiedztwie budynku,
brak ryzyka zatruć CO wewnątrz.
Najczęściej zadawane pytania (FAQ)
Jakie zanieczyszczenia emituje kocioł gazowy do powietrza?
Kocioł gazowy emituje przede wszystkim dwutlenek węgla (CO₂) i parę wodną – to naturalne produkty spalania metanu. Oprócz tego w spalinach występują tlenki azotu (NO i NO₂, czyli NOx), śladowe ilości tlenku węgla (CO) oraz niewielkie ilości pyłu i lotnych związków organicznych (LZO), zwłaszcza jeśli spalanie nie jest idealnie ustawione.
W porównaniu z kotłami na węgiel czy drewno, emisje pyłu, sadzy i związków siarki z kotłów gazowych są bardzo niskie. Z punktu widzenia lokalnego smogu głównym problemem z kotłów gazowych pozostają NOx, których ilość zależy od konstrukcji palnika i ustawień serwisowych.
Jakie zanieczyszczenia emituje kocioł olejowy i czym różni się od gazowego?
Kocioł olejowy, oprócz CO₂ i pary wodnej, emituje zwykle więcej tlenków azotu (NOx), tlenek węgla (CO), dwutlenek siarki (SO₂), pył i cząstki sadzy niż kocioł gazowy. Wynika to z wyższej zawartości węgla, siarki i azotu w samym oleju opałowym oraz z faktu, że spalanie cieczy jest trudniejsze do „dopalenia” niż gazu.
W praktyce oznacza to, że przy podobnej ilości wyprodukowanego ciepła kocioł olejowy bardziej obciąża lokalną jakość powietrza niż kocioł gazowy, zarówno pod kątem smogu (pyły, NOx, SO₂), jak i emisji CO₂ na kWh ciepła.
Co emituje więcej CO₂: ogrzewanie gazowe czy olejowe?
Na jednostkę paliwa więcej CO₂ emituje olej opałowy. Orientacyjnie spalenie 1 m³ gazu ziemnego powoduje emisję ok. 1,9–2,0 kg CO₂, a 1 litra oleju opałowego ok. 2,6–2,7 kg CO₂. Wynika to z większej zawartości węgla w oleju i innego stosunku węgla do wodoru w paliwie.
Jeśli porówna się emisję CO₂ na 1 kWh ciepła użytkowego, nowoczesny kocioł gazowy kondensacyjny zwykle wypada wyraźnie lepiej niż nowoczesny kocioł olejowy. Stare kotły olejowe mają jeszcze wyższe emisje ze względu na niższą sprawność.
Czy kocioł gazowy naprawdę jest „ekologiczny”? Jak wypada na tle węgla i pompy ciepła?
Kocioł gazowy jest zdecydowanie „czystszy” od kotła węglowego pod względem pyłów, sadzy, SO₂ i często NOx, a także emituje mniej CO₂ na kWh ciepła. Jednak nadal jest to urządzenie spalające paliwo kopalne, więc generuje istotne emisje gazów cieplarnianych – nie jest więc zeroemisyjny ani całkowicie neutralny klimatycznie.
W porównaniu z pompą ciepła zasilaną energią elektryczną z sieci, nowy kocioł gazowy może mieć wyższe lub zbliżone emisje CO₂ na kWh, zależnie od sprawności pompy (SCOP) i miksu energetycznego. Zwykle pompa ciepła ma niższy ślad węglowy, zwłaszcza w perspektywie stopniowej dekarbonizacji elektroenergetyki.
Skąd się biorą tlenki azotu (NOx) w kotłach gazowych i olejowych?
NOx powstają głównie z azotu zawartego w powietrzu spalania, który w wysokiej temperaturze płomienia reaguje z tlenem. W kotłach gazowych dominuje tzw. „thermal NOx” – zależny od temperatury i nadmiaru powietrza. W kotłach olejowych dochodzi dodatkowo „fuel NOx”, pochodzący z azotu zawartego w samym paliwie.
Im wyższa temperatura płomienia i większy nadmiar powietrza, tym zazwyczaj więcej NOx. Zbyt mało powietrza z kolei powoduje wzrost emisji CO i sadzy. Ograniczanie NOx polega na odpowiedniej konstrukcji palnika (np. palniki niskoemisyjne) oraz właściwej regulacji kotła przez serwisanta.
Jak sprawdzić, ile zanieczyszczeń emituje mój kocioł gazowy lub olejowy?
Podstawową wskazówką dla użytkownika jest klasa emisji NOx podana na tabliczce znamionowej kotła (np. klasa 6 dla nowoczesnych kotłów niskoemisyjnych) oraz informacje w karcie produktu. Dokładniejsze dane znajdują się w dokumentacji technicznej producenta i raportach badań zgodności z normami (np. PN-EN 15502 dla kotłów gazowych).
Profesjonalne pomiary wykonuje się analizatorem spalin, określając stężenia w g/m³ lub mg/Nm³ oraz przeliczając je na emisję w g/kWh czy kg/rok. Takie pomiary może zlecić właściciel budynku wyspecjalizowanej firmie lub wykonać je w podstawowym zakresie serwisant podczas przeglądu kotła.
Jak mogę zmniejszyć emisje z mojego kotła gazowego lub olejowego?
Największy wpływ ma ograniczenie zużycia paliwa poprzez poprawę sprawności i zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło. W praktyce oznacza to:
wymianę starego kotła na nowoczesny kondensacyjny,
regularny serwis i prawidłową regulację palnika (m.in. dawka powietrza, skład spalin),
docieplenie budynku, modernizację instalacji grzewczej i zastosowanie regulacji pogodowej.
Dobrze ustawiony i zadbany kocioł może emitować kilkukrotnie mniej NOx, CO i pyłu niż ten sam model zaniedbany serwisowo, a jednocześnie spalać wyraźnie mniej paliwa, co bezpośrednio obniża emisje CO₂.
Wnioski w skrócie
Kotły gazowe i olejowe, choć „czystsze” od węglowych i na drewno, zawsze emitują do powietrza CO₂ oraz inne zanieczyszczenia, których ilość zależy od składu paliwa, ilości powietrza, temperatury spalania i konstrukcji kotła.
Gaz ziemny (głównie metan) przy prawidłowym spalaniu daje głównie CO₂ i parę wodną, natomiast olej opałowy – ze względu na większą zawartość węgla i zanieczyszczeń – generuje więcej dodatkowych związków, w tym toksycznych.
Emisje z kotłów dzielą się na kilka kluczowych grup: gazy cieplarniane (CO₂, metan, N₂O), zanieczyszczenia toksyczne (NOx, CO, SO₂), pył i aerozole (PM, sadza, kondensaty), LZO oraz śluzy i osady w kotłach kondensacyjnych.
Dla użytkownika istotne są nie tylko parametry kotła, ale też jego stan techniczny i regulacja – dobrze ustawiony i serwisowany kocioł może emitować kilkukrotnie mniej NOx, CO i pyłów niż kocioł zaniedbany.
Dwutlenek węgla z kotłów gazowych i olejowych nie powoduje lokalnego smogu, ale jest głównym gazem cieplarnianym wpływającym na klimat; ilość emisji CO₂ zależy przede wszystkim od zawartości węgla w paliwie i sprawności urządzenia.
Spalenie 1 m³ gazu ziemnego powoduje emisję ok. 1,9–2,0 kg CO₂, a 1 litra oleju opałowego ok. 2,6–2,7 kg CO₂, co oznacza, że na tę samą ilość ciepła ogrzewanie olejowe emituje wyraźnie więcej CO₂ niż gazowe.
