Kotły kondensacyjne - zasada działania

Kotły kondensacyjne - zasada działania

 kocioł kondensacyjnyCzy sprawność rzeczywista urządzenia może być większa niż 100%? Potwierdzenie tej tezy oznaczałoby, że ilość energii wyprodukowana w danym urządzeniu jest większa niż ilość energii dostarczona, czyli zawarta w paliwie.

Producenci urządzeń grzewczych często podają, że kotły kondensacyjne mają sprawność na poziomie 109-110%. Mimo, że faktyczna ilość energii cieplnej wykorzystywana przez te urządzenia jest nieznacznie niższa od ilości energii dostarczanej w paliwie, jest to jednak prawda. Wynika ona z wartości odniesienia przyjmowanej przez lata do obliczania sprawności tj. wartości opałowej.

Sprawność kotła ponad 100% - jak to możliwe?

Całkowita ilość energii cieplnej uzyskiwana w procesie spalania i teoretycznie możliwa do odzyskania nosi nazwę ciepła spalania. Wartość ta zawiera w sobie między innymi ciepło zawarte
w parze wodnej, wytworzone podczas procesu spalania. Ilość energii cieplnej uzyskiwana w procesie spalania i teoretycznie możliwa do odzyskania, ale pomniejszona o energię cieplną powstałą podczas skraplania pary wodnej, nosi nazwę wartości opałowej.
Ponieważ przez lata energia cieplna możliwa do wykorzystania podczas skraplania pary wodnej była bezużyteczna i bezpowrotnie tracona, dlatego do obliczeń sprawności przyjmowano tę część produkowanej energii, która mogła być praktycznie wykorzystywana do ogrzewania, czyli wartość opałową, a nie ciepło spalania.
W związku z tym, że wartość ciepła spalania dla gazu ziemnego wynosi około Ho = 34 400 kJ/m³,
a wartość opałowa około Hu = 31 000 kJ/m³, to różnica pomiędzy tymi wartościami wynosi około 3400 kJ/m³. Oznacza to, że ciepło spalania jest większe od wartości opałowej o około 11%
(34400 / 31000 · 100% = 111%). Dlatego, jeśli istniałoby urządzenie grzewcze, które w idealnystojący kocioł kondensacyjnysposób odzyskiwałoby ciepło zawarte w spalinach wraz z ciepłem potrzebnym do skroplenia pary wodnej, miałoby ono sprawność 111% (w odniesieniu do wartości opałowej), oczywiście przy założeniu, że idealne urządzenie odzyskujące ciepło z samych spalin bez wykraplania pary wodnej ma sprawność 100%.

Od wynalazku do kotła w domu

Pierwsze techniczne urządzenie kondensacyjne – kalorymetr, zostało wynalezione już pod koniec XIX wieku przez niemieckiego inżyniera i wynalazcę Hugo Junkersa. Jednak praktyczne wykorzystanie zjawiska kondensacji w technice grzewczej, na skalę masową znalazło zastosowanie dopiero w drugiej połowie XX wieku. Głównym powodem ponad półwiecznego oczekiwania na wykorzystanie techniki kondensacyjnej było odprowadzanie spalin wyprodukowanych w kotle. Następowało to jedynie przy pomocy naturalnego ciągu kominowego (bez wentylatora).
Do wytworzenia takiego ciągu niezbędna była m.in. stosunkowo wysoka temperatura spalin,
co uniemożliwiało ich schładzanie w celu kondensacji pary wodnej. Dodatkowo wykorzystanie techniki kondensacyjnej hamowane było przez wysokie koszty materiałów, które były potrzebne
do budowy kotłów odpornych na działanie kwaśnego kondensatu.

Dlaczego kondensat ma odczyn kwaśny?

W wyniku spalania gazu, w spalinach powstają między innymi bezwodniki kwasów węglowego
i azotowego oraz para wodna. Podczas przepływu spalin i pary wodnej przez wymiennik ciepła
i przewody kominowe, spaliny oddają ciepło i są ochładzane. W wyniku tego procesu para wodna ulega skropleniu i reaguje z bezwodnikami tworząc kwasy: węglowy i azotowy.

Oceń artykuł
4,80 / 5 głosów
Co sądzisz na ten temat
Zaloguj się i dodaj swój komentarz
Polecamy Ci również

Zobacz także