Kotły kondensacyjne - zasady działania

Kocioł doskonały przekształcałby całą energię ze spalania paliwa na ciepło, inaczej mówiąc miałby sprawność 100%. W praktyce jest to niemożliwe. A jednak producenci kotłów kondensacyjnych deklarują... 105%-ową sprawność swoich urządzeń! Nieuczciwy chwyt reklamowy? A może jest w tym jakiś haczyk?

kondensacyjny kocioł gazowyJeśli będziemy bardzo ściśle trzymać się definicji, to oczywiście sprawność kotła większa niż 100% nie jest możliwa. Kocioł produkuje ciepło w procesie spalania paliwa (np. gazu). W dużym uproszczeniu powstaje ciepło (do wykorzystania!) oraz produkty z praktycznego punktu widzenia uboczne (do odprowadzenia!). Produkty spalania w stanie gazowym (np. dwutlenek węgla, para wodna) noszą nazwę spalin.
Teoretycznie z każdego m³ gazu można uzyskać określoną ilość ciepła. Wartość tę można wyznaczyć dokładnie z równania chemicznego opisujące spalanie.
W rzeczywistości energia jest (znów upraszczając!) marnowana (można spotkać pojęcie „rozpraszana” lub „dyssypowana”). Dzieje się tak z powodu ograniczeń technicznych: nawet wysokiej klasy urządzenie nie jest w stanie zapobiec „uciekaniu” energii do otoczenia. Jeśli porównamy ilość rzeczywiście uzyskaną z ilością teoretycznie możliwą, otrzymamy sprawność kotła.

Okazuje się jednak, że możliwe jest uzyskanie ciepła nie tylko bezpośrednio ze spalania. Ciepło jest także ukryte w pobocznych, z punktu widzenia użytkownika, produktach spalania (spalinach). W kotłach tradycyjnych po prostu „uciekają” one przez komin. W kotłach kondensacyjnych ciepło ze spalin jest przechwytywane i wykorzystywane do ogrzewania.

Pokażmy na przykładzie, jak wykorzystanie ciepła ze spalin wpływa na pracę kotła.
W danym kotle można teoretycznie uzyskać 10 kWh ciepła.
Sprawność kotła wynosi 95% - uzyskujemy 9,5 kWh ciepła.
Ze spalin z tego kotła odzyskaliśmy 1,0 kWh ciepła.
Razem uzyskaliśmy 10,5 kWh ciepła.

Łatwo policzyć, że uzyskaliśmy 105% ciepła możliwego do uzyskania tylko ze spalania.
Zdaniem fachowców, nie powinniśmy jednak mówić o 105-procentowej sprawności. Procesy, w których kocioł kondensacyjny wytwarza ciepło, też odbywają się z określoną sprawnością (czyli w teorii moglibyśmy uzyskać więcej ciepła niż pozwala na to praktyka). Bezpieczniej więc mówić o zysku ciepła (w porównaniu z kotłem tradycyjnym) lub (z praktycznego punktu widzenia) o mniejszym zużyciu gazu, czyli o oszczędności.

budowa kotła kondensacyjnegoTo trzeba wiedzieć o kotle kondensacyjnym
Wiemy już, że kocioł ten jest w stanie wytworzyć więcej ciepła niż kocioł tradycyjny. Powstają więc pytania: czy każdy znany typ kotła może wystąpić „w wersji kondensacyjnej”? Czy w każdej instalacji grzewczej można zastosować taki kocioł? Przede wszystkim, zjawisko kondensacji (o którym nieco więcej powiemy dalej) jest praktycznie wykorzystane w kotłach gazowych i olejowych. Kotłów kondensacyjnych powinniśmy więc poszukiwać w ofercie firm, które proponują kotły gazowe, gazowo-olejowe lub olejowe (zarówno stojące, jak i wiszące). Najczęściej są to urządzenia gazowe, ponieważ zysk energii ze spalania gazu jest większy niż ze spalania oleju. Po drugie, kocioł kondensacyjny szczególnie nadaje się do instalacji grzewczej opartej na ogrzewaniu podłogowym. Wynika to z temperatury wody grzewczej, zarówno zasilającej, jak i powrotnej: w przypadku ogrzewania podłogowego temperatury te wynoszą 40/30ºC. Dlaczego jest to ważne?

Bardzo skrótowo o kondensacji
Kondensację możemy określić jako skraplanie: w przypadku kotła kondensacyjnego skrapla się przede wszystkim para wodna. „Normalne” spaliny pochodzące ze spalania gazu ziemnego mają temperaturę 150ºC. Aby skropliły się (oddając ciepło), temperatura musi poniżej tzw. punktu rosy: dla gazu ziemnego jest to 57ºC (według innych źródeł nawet do 53ºC); a dla oleju: ok. 47ºC. Wówczas rozpoczyna się proces kondensacji.

Punkt rosy (temperatura rosy) – temperatura przy danym ciśnieniu, dla którego powietrze nasycone jest parą wodną. W tej temperaturze rozpoczyna się skraplanie. Punkt rosy podawany w informacjach technicznych dotyczy ciśnienia tzw. normalnego, czyli 101325 Pa.

Punkty rosy dla gazu i oleju wyjaśniają, dlaczego kotły kondensacyjne to częściej kotły na paliwa gazowe: łatwiej schłodzić spaliny do 57 niż do 47ºC. Jak to zrobić, by nie dokładać dodatkowej energii? Najlepiej, by kontaktowały się one z najchłodniejszym czynnikiem w instalacji grzewczej, czyli z wodą powrotną. Jeśli woda będzie płynęła przez specjalny wymiennik, z którym będą stykały się spaliny, schłodzą się one do odpowiedniej temperatury i zaczną skraplać. Podczas skraplania uwalniane jest ciepło - tzw. ciepło kondensacji lub ciepło utajone. Jeśli więc temperatura wody powrotnej jest mniejsza od punktu rosy, spaliny będą kondensowane, a tym samym wykorzystywał pochodzące z nich ciepło. Im niższa temperatura, tym lepiej – kondensacja rozpoczyna się przy temperaturze 57ºC, ale w pełni proces zachodzi dopiero przy temperaturze 30-40ºC.

Oceń artykuł
4,71 / 7 głosów
Co sądzisz na ten temat
Zaloguj się i skomentuj pierwszy
Polecamy Ci również

Zobacz także