Ogrzewanie gazowe kotły kondensacyjne

Kotły kondensacyjne

Prawie całkowite wykorzystanie ciepła spalania podnosi średnioroczną sprawność kotłów kondensacyjnych o ok. 15 ÷ 20% w stosunku do tradycyjnych kotłów niskotemperaturowych. Sprawność kotłów kondensacyjnych nie jest stała i zależy od temperatury wody powrotnej dopływającej do kotła, gdyż do jej wartości zależy strumień masy skroplonej pary wodnej i ilość dodatkowego ciepła skraplania przekazywanego wodzie podgrzewanej w kotle. Eksploatacja kotłów kondensacyjnych stwarza nieco inne wymagania niż obowiązują w odniesieniu do kotłów tradycyjnych. Kotły te ze względu na niską temperaturę spalin 40 ÷ 60 C, nie mogą być eksploatowane przy ciągu naturalnym. Aby zapewnić bezpieczny i niezawodny odpływ spalin, stosowane są dodatkowe wentylatory wyciągowe lub wentylatory stanowiące element konstrukcyjny kotła. Kondensat uzyskany po wykropleniu pary wodnej ze spalin jest agresywny chemicznie. Dlatego wszystkie elementy kotłów kondensacyjnych muszą być wykonane z materiałów odpornych na korozję. Kondensat gromadzony jest zazwyczaj w specjalnym zbiorniczku z syfonem. Stamtąd odprowadza się go do kanalizacji. W zależności od ilości, w jakiej powstaje powinien być wcześniej neutralizowany. W domkach jednorodzinnych zwykle instaluje się kotły o mocy nie większej niż 30 kW. Kondensat, jaki powstaje w takich kotłach stanowi ok. 1 ÷ 2% ścieków odprowadzanych z jednego domku jednorodzinnego i dlatego też może być odprowadzany bezpośrednio do instalacji kanalizacyjnej.

Rodzaje palników

W kotłach kondensacyjnych stosowane są najczęściej następujące rodzaje palników:

• Atmosferyczny – stosowany jest w urządzeniach o małych mocach do 40 kW, budowanych z wykorzystaniem elementów kotłów konwencjonalnych; z reguły pracuje on w połączeniu z wentylatorem wyciągowym umieszczonym na wylocie spalin z kotła,
• Nadmuchowy – stosowany w urządzeniach o mocach od 10 kW do 10 MW; w tym przypadku dmuchawa palnika zapewnia również prawidłowe odprowadzenie spalin z kotła,
• Ze wstępnym mieszaniem – podobny jest do klasycznych palników nadmuchowych, lecz jako palnik powierzchniowy charakteryzuje się małą prędkością przepływu i krótkim płomieniem; dzięki intensywnemu mieszaniu powietrza i gazu w tym palniku, podczas spalania mieszanki uzyskuje się znaczne ograniczenie emisji NOx i CO; palniki ta stosowane są w urządzeniach o mocach do 40 kW, ich konstrukcja pozwala na budowanie zwartej komory spalania, co znacznie zmniejsz wymiary kotła.

Rodzaje kotłów

Jak wynika z opisu budowy i rodzaju stosowanych palników, kotły mogą być podzielone na dwie grupy :

• Kotły eksploatowane w układzie zależnym od powietrza wewnętrznego pomieszczenia, w którym są zainstalowane. Są to kotły z palnikami atmosferycznymi oraz palnikami nadmuchowymi. Wymagają one odrębnego pomieszczenia kotłowni zaprojektowanego zgodnie z przepisami prawa budowlanego i przepisami szczegółowymi. Otwory wentylacyjne powinny być tak rozmieszczone, aby wszystkie elementy kotła były omywane przez powietrze. Sprawność tych urządzeń nie przekracza 105%.
• Kotły eksploatowane w układzie niezależnym od powietrza w pomieszczeniu, w którym są zainstalowane. Są to kotły najnowocześniejsze osiągające sprawność do 109%. Jest to możliwe dzięki zainstalowaniu zintegrowanego wymiennika ciepła, palnika ze wstępnym zmieszaniem oraz wykorzystaniem kominowej wymiany ciepła (trzeci wymiennik ciepła). Charakteryzują się zwartą budową, niewielkimi rozmiarami, zamkniętą komorą spalania i hermetyczną obudową. Dzięki odpowiedniej konstrukcji układu odprowadzania spalin i doprowadzania powietrza odzyskiwane jest ciepło unoszone ze spalinami do podgrzewania powietrza dopływającego do komory spalania.

Systemy spalinowe

Do kotłów kondensacyjnych systemy spalinowe eksploatowane są zazwyczaj przy nadciśnieniu. Ponieważ ciepło wydzielone przy skraplaniu pary wodnej zawartej w spalinach nie może być wykorzystane w 100%, schłodzone spaliny zawierają niewielką jej ilość. Para ta może ulec skropleniu w instalacji spalinowej, dlatego też instalacja ta musi być szczelna, a także odporna na korozję i w określonym zakresie na temperaturę. Obecnie wykonuje się je z tworzywa sztucznego, stopów aluminium, stali stopowych, ceramiki oraz ze specjalnego rodzaju szkła.

Przewody spalinowe odporne na wilgoć wprowadzane są zazwyczaj do istniejących kominów lub do specjalnie w tym celu wykonanych szybów. Dlatego też rozwiązanie to jest przydatne w nowym budownictwie, jak również przy modernizacji instalacji grzewczych w starych budynkach. Istnieją rozwiązania tzw. Podwójnej rury, gdzie dwa koncentrycznie umieszczone przewody (spalinowy i doprowadzenia powietrza) zastępują dotychczasowe kominy murowe.

Jakie są różnice?

Kotły kondensacyjne różnią się od kotłów konwencjonalnych przede wszystkim tym, że powierzchnia stosowanego w nich wymiennika ciepła jest dostosowana do ciągłej pracy w warunkach kondensacji. Większość tych urządzeń wyposażona jest w dwa wymienniki. Pierwszy z nich schładza spaliny podobnie jak w kotłach tradycyjnych powyżej punktu rosy, w drugim następuje dalsze schłodzenie do temperatury poniżej punktu rosy. Stosowane są przy tym różne rozwiązania rozmieszczenia wymienników i ich konstrukcji.

Urządzenia kondensacyjne, jako oddzielną grupę rodzajową kotłów najnowszej generacji, charakteryzuje pewna odmienność rozwiązań konstrukcyjnych, a mianowicie:

• Bardzo duża powierzchnia wymiennika ciepła,
• Wszystkie elementy mające kontakt z kondensatem wykonane są z materiałów odpornych na korozję,
• Mechaniczny układ odprowadzania spalin,
• Palnik usytuowany w sposób uniemożliwiający opadanie na niego kondensatu,
• Konstrukcja przystosowana do zbierania i odprowadzania kondensatu,
• Stosowanie palników najnowszej generacji spalających paliwo w sposób ograniczającychznacznie emisję NOx i CO.

W Polsce zastosowanie kotłów kondensacyjnych jest znikome, co jest spowodowane wieloma przyczynami, a głównie ich wyższą ceną. Natomiast w niektórych krajach europejskich liczba sprzedawanych kotłów kondensacyjnych przekracza połowę łącznej liczby tych urządzeń. Jednocześnie, np. w Niemczech 90% sprzedawanych dotychczas kotłów kondensacyjnych stanowią kotły wiszące o małej mocy cieplnej przeznaczone do ogrzewania domków jednorodzinnych i ogrzewań etażowych.

Dziękujemy za oddanie głosu