Przenośne analizatory i mierniki w instalacjach

Spośród bogatej oferty mierników przenośnych na uwagę instalatorów zasługują m.in. analizatory spalin pozwalające ocenić prawidłowość pracy źródeł ciepła oraz detektory (wykrywacze) gazów stosowane do identyfikacji nieszczelności i wycieków – np. gazu ziemnego czy czynników chłodniczych w pompach ciepła. Do sprawdzania stanu instalacji c.o. i c.w.u. coraz częściej wykorzystuje się też kamery termowizyjne.

Analiza gazów do pomiaru pracy urządzeń grzewczych

Analizatory spalin pozwalają na kontrolę parametrów pracy kotła – zarówno podczas instalacji i rozruchu, 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 (NO_x);
• 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 sprawność kotła (h), straty kominowe (qA), punkt rosy czy różnicę temperatur.

W przypadku gazowych kotłów kondensacyjnych analiza składu spalin podczas pierwszego uruchomienia kotła jest wymogiem producenta, stanowiącym warunek zachowania gwarancji. Daje użytkownikowi albo jasną informację, że urządzenie i instalacja kominowa działają prawidłowo, albo możliwość interwencji (regulacji pracy kotła lub naprawy w przypadku wykrycia np. nieszczelności komina). Do tego celu konieczne jest określenie zawartości CO₂ i CO w spalinach – kotły wyposażone są w odpowiednie króćce do przeprowadzenia analizy spalin, w których umieszcza się sondę analizatora. Prawidłowa zawartość CO₂ zależy od rodzaju paliwa (gaz ziemny, płynny) oraz sposobu regulacji (z mocą maksymalną czy minimalną) – przykładowo dla gazu ziemnego z regulacją dla mocy maksymalnej to ok. 9%. Jeśli wartość ta jest niższa, moc kotła będzie za mała, natomiast wysoka zawartość świadczy o niecałkowitym spalaniu – będzie powstawać 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), która powinna być podana w DTR.

W przypadku kotłów na paliwa stałe skład spalin musi spełniać wymagania prawne dyktowane przez normę EN 303-5:2019 (najnowsza jej wersja jest na etapie projektu) [3, 4] oraz rozporządzenie Komisji Europejskiej 2015/1189 [8].

Analizator spalin – własności techniczne i użytkowe

Analizatory powinny spełnić wymagania normy PN-EN 50379 – jej części 2. i 3. [5, 6] 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 [5]. Analizatory, które spełniają wymagania określone w ­PN-EN 50379-3 [6], ale nie spełniają wymogów PN-EN 50379‑2 [5], będą mogły być stosowane jedynie do podstawowych czynności serwisowych na prostych, zasilanych gazem urządzeniach grzewczych (np. termach gazowych). Zgodność z normą PN-EN 50379-2 [5] powinna być potwierdzona przez niezależną instytucję certyfikującą.

Na rynku oferowane są analizatory spalin o różnej liczbie tzw. cel elektrochemicznych – podzespołów pomiarowych (sensorów, czujników) umożliwiających 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 być wyposażone w szereg funkcji umożliwiających dogodny odczyt i interpretację wyników. Podstawą jest czytelny, kolorowy wyświetlacz. Można na nim odczytać wskazania cyfrowe (np. w % lub ppm), prześledzić wykres lub przy regulacji kotła wesprzeć się tzw. macierzą spalin. Jest to graficzne przedstawienie zakresu pomierzonych parametrów, które nie tylko pozwala stwierdzić, czy system grzewczy jest prawidłowo wyregulowany, ale też podpowiada kierunek regulacji urządzenia.

Analizatory spalin będą działały prawidłowo w określonych zakresach parametrów pracy. Pierwszą grupą parametrów jest temperatura robocza – producenci podają tu zakres temperatury otoczenia oraz temperatury spalin. Drugą grupą są właściwe zakresy pomiarowe, czyli graniczne wartości stężeń substancji badanych przez analizator.

Używanie analizatora w sytuacjach, gdy stężenie badanej substancji jest wyższe od górnej granicy zakresu pracy, powoduje uszkodzenie celi elektrochemicznej i konieczność kalibracji urządzenia. Stosowanie analizatora z nieskalibrowaną celą powoduje, że prowadzone pomiary są niewiarygodne. Aby zabezpieczyć analizator przed uszkodzeniem podczas pracy w środowisku, w którym nie są znane dokładne stężenia zanieczyszczeń, producenci wyposażają swoje urządzenia w sygnalizację alarmową (np. dźwięk, komunikat na ekranie, wibracje) uruchamiającą się 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, przystosowane do pracy w wysokiej temperaturze (np. do 1100°C).

Ze względu na zużywanie elektrochemicznych elementów pomiarowych analizatory spalin mają ograniczony czas pracy. Zwykle wynosi on do czterech lat, choć na rynku można spotkać rozwiązania o tzw. wydłużonej żywotności, np. do lat sześciu. 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, należy się zapoznać z warunkami gwarancji i serwisu – cenami kalibracji i liczbą punktów serwisowych oraz dostępnością i cenami części zamiennych.

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 i godzinę pomiarów oraz nazwę wykonawcy. Większe analizatory mogą być wyposażone we wbudowaną drukarkę, a mniejsze mogą się komunikować z drukarką zdalną za pomocą portu podczerwieni. Dane można także transmitować do urządzeń elektronicznych, w tym celu analizatory wyposaża się w gniazdo USB (transmisja przez kabel), przekaźnik Bluetooth lub Wi-Fi (transmisja bezprzewodowa). Można dzięki temu 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, podgląd 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.

Dodatkowymi kryteriami wyboru analizatora są cechy zapewniające jego trwałość oraz stabilność i wygodę użytkowania. Taką cechą jest chociażby czas pracy na jednym ładowaniu akumulatora. Analizatory zasilane są akumulatorem litowo-jonowym, który pozwala zwykle na 8–10 godzin pracy na jednym ładowaniu (odpowiedni zasilacz do ładowania akumulatora dostępny jest jako element zestawu). Oferowane są też urządzenia o dłuższym (np. do 20 h) czasie pracy na jednym ładowaniu. Należy także zwrócić uwagę na wodo- i pyłoszczelność obudowy (dostępne są rozwiązania z zabezpieczeniem obudowy IP40) oraz konstrukcję ekranu i klawiszy, która umożliwi zabezpieczenie cel elektrochemicznych przed zalaniem

Wykrywanie nieszczelności

Analiza spalin jest narzędziem kontroli prawidłowej pracy urządzenia grzewczego. Są natomiast instalacje, które wymagają regularnej kontroli pod kątem szczelności (wykrywania ewentualnych wycieków). Są to m.in. instalacje gazowe oraz pompy ciepła zawierające czynniki chłodnicze z grupy F-gazów (R-410A, R-407C, R-32 oraz nowsze czynniki syntetyczne, np. R-454C). Jeśli czynnik chłodniczy znajduje się w urządzeniu w odpowiednio dużej ilości, wymaga ono regularnej kontroli szczelności, prowadzonej przez technika z tzw. certyfikatem F-gazowym (najlepiej pierwszej kategorii) [2]. Reżim obowiązkowych kontroli szczelności przedstawia się następująco [11]:

• pompa ciepła hermetycznie zamknięta (monoblokowa) musi być kontrolowana pod względem szczelności co roku, jeśli zawiera co najmniej 10 ton ekwiwalentu CO2 (rzadko się to zdarza w przypadku domowych pomp ciepła – musiałoby to być np. 4,8 kg czynnika R-410A). Pompa ciepła monoblokowa zawierająca mniej czynnika nie wymaga kontroli szczelności;
• pompa ciepła niehermetycznie zamknięta (split) musi być kontrolowana pod względem szczelności co roku, jeśli zawiera co najmniej 5 ton ekwiwalentu CO2 (np. pompa ciepła split zawierająca min. 2,4 kg czynnika R-410A). Pompa ciepła split zawierająca mniej czynnika nie wymaga takiej kontroli.

Rozporządzenie [10] wskazuje minimalne wyposażenie techniczne odpowiednie dla wykonywania czynności objętych certyfikatem dla personelu w zakresie fluorowanych gazów cieplarnianych i substancji kontrolowanych. Wśród dopuszczonych przez ustawodawcę rozwiązań znajduje się elektroniczny, przenośny przyrząd do wykrywania nieszczelności, o czułości minimum 5 g/rok, kontrolowany co 12 miesięcy. Zatem detektor stosowany do wykrywania nieszczelności czynnika chłodniczego musi spełnić co najmniej te warunki.

Na rynku znajdują się czujniki (wykrywacze) czynników chłodniczych o jeszcze wyższej czułości (np. 4 g/rok), wykrywające szerokie spektrum stosowanych czynników chłodniczych (tradycyjnych i nowszej generacji). Wybierając detektor, warto zwrócić uwagę, czy wśród wykrywanych substancji są czynniki syntetyczne stosowane w pompach ciepła.

Ważną funkcją jest tzw. automatyczne zerowanie, które odgrywa szczególną rolę w pomieszczeniach, gdzie już obecny jest ulatniający się czynnik. Wówczas urządzenie zeruje się, nadal umożliwiając wykrycie nieszczelności, a więc miejsca, w którym stężenie ulatniającego się czynnika jest wyższe niż poziom odniesienia.

Ponieważ zgodnie z rozporządzeniem [10] wykrywacz wymaga dorocznej kontroli, a dodatkowo może być konieczna kalibracja, należy wybierać rozwiązania producentów, którzy zapewniają atrakcyjne warunki przeglądów urządzenia, np. dysponują odpowiednio gęstą siecią punktów serwisowych i oferują wykonawcom korzystną umowę zakupowo-serwisową.

Literatura

1. Materiały firm: Afriso, MRU, Pascal, Testo, Vaillant, Viessmann.
2. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 6 listopada 2018 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy o substancjach zubożających warstwę ozonową oraz o niektórych fluorowanych gazach cieplarnianych (DzU 2018, poz. 2221).
3. PN-EN 303-5:2012 Kotły grzewcze. Część 5: Kotły grzewcze na paliwa stałe z ręcznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 500 kW. Terminologia, wymagania, badania i oznakowanie.
4. prEN 303-5:2019 Kotły grzewcze. Część 5: Kotły grzewcze na paliwa stałe z ręcznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 500 kW. Terminologia, wymagania, badania i oznakowanie.
5. PN-EN 50379-2 Wymagania dotyczące przenośnych przyrządów elektrycznych do pomiaru parametrów gazu spalinowego urządzeń grzewczych. Część 2: Wymagania funkcjonalne dotyczące przyrządów stosowanych podczas regulowanych prawem inspekcji i oceny.
6. PN-EN 50379-3 Wymagania dotyczące przenośnych przyrządów elektrycznych do pomiaru parametrów gazu spalinowego urządzeń grzewczych. Część 3: Wymagania funkcjonalne dotyczące przyrządów stosowanych podczas nieregulowanej prawem obsługi urządzeń grzewczych spalających gaz.
7. Rozporządzenie Komisji (UE) 2015/1187 z dnia 27 kwietnia 2015 r. uzupełniające dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/30/UE w odniesieniu do etykiet efektywności energetycznej dla kotłów na paliwo stałe i zestawów zawierających kocioł na paliwo stałe, ogrzewacze dodatkowe, regulatory temperatury i urządzenia słoneczne (Dz.Urz. UE L 193/43 z 21.07.2015).
8. Rozporządzenie Komisji (UE) 2015/1189 z dnia 28 kwietnia 2015 r. w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla kotłów na paliwo stałe (Dz.Urz. UE L 193/100 z 21.07.2015). 
9. Rozporządzenie Ministra Rozwoju i Finansów z dnia 1 sierpnia 2017 r. w sprawie wymagań kotłów na paliwo stałe (DzU 2017, poz. 1690, z późn. zm.).
10. Rozporządzenie Ministra Rozwoju i Finansów z dnia 7 grudnia 2017 r. minimalnego wyposażenia technicznego odpowiedniego dla wykonywania czynności objętych certyfikatem dla personelu w zakresie fluorowanych gazów cieplarnianych i substancji kontrolowanych (DzU 2017, poz. 2410).
11. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 517/2014 z dnia 16 kwietnia 2014 r. w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych i uchylenia rozporządzenia (WE) nr 842/2006 (Dz.Urz. UE L 150/195 z 20.05.2014).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!