Gazowe przepływowe ogrzewacze wody oraz poprawa bezpieczeństwa ich użytkowania (2)

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdfpdf

Dodatkowo, dzięki dostarczaniu powietrza do spalania z zewnątrz, likwiduje się możliwość spadku koncentracji tlenu w pomieszczeniu. Ponadto w urządzeniach tych wykorzystuje się zaawansowane technicznie rozwiązania konstrukcyjne, które charakteryzują się wysoką efektywnością energetyczną oraz komfortem użytkowania. Wysoka sprawność energetyczna uzyskiwana jest poprzez zastosowanie sprawnych wymienników ciepła oraz wstępne podgrzewanie powietrza w przewodzie powietrzno-spalinowym. Urządzenia takie charakteryzują się zwartą budową, niewielkimi rozmiarami, hermetyczną obudową oraz cichą pracą. Jednocześnie wyposażone są w automatykę wraz z systemami zabezpieczeń. Umożliwiają płynną zmianę mocy w zależności od ilości pobieranej wody. Urządzenia takie można zamontować wśród mebli, w zamkniętej szafie lub w pomieszczeniu o małej kubaturze, a więc tam, gdzie w świetle obowiązujących przepisów urządzenie typu B nie mogłyby być stosowane.

Obecnie na polskim rynku tylko kilku producentów oferuje gazowe przepływowe ogrzewacze wody z zamkniętą komorą spalania. Urządzenia te przystosowane są zarówno do spalania gazu ziemnego różnych grup, jak i gazu płynnego. Moce nominalne oferowanych urządzeń są do siebie zbliżone i wahają się w przedziale 19,2-24,4 kW. Są to dosyć wysokie wartości, porównywalne do poziomu najwyższych mocy spotykanych w przepływowych ogrzewaczach wody z otwartą komorą spalania. Tylko dwóch producentów podaje sprawność urządzenia, która przy mocy nominalnej dla Immergas wynosi 88,5%, natomiast w przypadku ogrzewacza Termet jest znacznie wyższa, bo 93 lub 95% (w zależności od mocy urządzenia). Są to wartości wyższe niż dla urządzeń tradycyjnych (maksymalnie 87%). Zużycie gazu przez urządzenie związane jest z jego mocą, a także sprawnością i dla mocy nominalnej zawiera się w granicach 2,3-3,0 m3/h gazu ziemnego wysokometanowego (grupa E). Wydatki c.w.u. dla rozpatrywanych urządzeń są do siebie zbliżone i dla DT = 25 K wynoszą 10-14 dm3/min. W każdym z urządzeń wykorzystuje się automatyczny zapłon elektroniczny, a odprowadzanie spalin i dostarczanie powietrza do spalania odbywa się przy pomocy wentylatora, z tym że ich moce są różne.

Jak już wspomniano, w urządzeniach z zamkniętą komorą spalania uzyskać można znacznie wyższe sprawności. Na rys. 1 zaprezentowano wyniki badania sprawności dwóch gazowych przepływowych ogrzewaczy wody z zamkniętą komorą spalania podłączonych do pojedynczych systemów kominowych o różnych długościach [1].

Wszystkie badane systemy zdecydowanie przekraczają wymaganą normą wartość sprawności 84%. Urządzenia gazowe z zamkniętą komora spalania (typu C) uzyskują znacznie wyższe sprawności od przebadanych wiekowych urządzeń typu B (od 8 do nawet 16%), a także nowych urządzeń tego typu, dla których sprawność osiąga maksymalnie 87%. Należy tu wspomnieć, że w starszych urządzeniach zachodzi dodatkowe zużycie gazu z powodu ciągłego działania płomienia dyżurnego oraz niedostosowania mocy urządzenia do ilości pobieranej wody dla celów użytkowych. Różnica w sprawności między systemem koncentrycznym a rozdzielnym dla tego samego urządzenia i tej samej długości przewodów powietrzno-spalinowych wynosi ponad 5%. Wraz z wydłużaniem przewodów powietrzno-spalinowych rosła sprawność każdego z systemów.

Systemy kominowe
Dotychczasowe układy spalinowe wykorzystywane dla urządzeń typu B były przeznaczone wyłącznie do odprowadzania spalin na zewnątrz przez system kominowy, podczas gdy obecne systemy do urządzeń typu C służą również do dostarczania powietrza do spalania. W takim przypadku odprowadzanie spalin na zewnątrz pomieszczenia może odbywać się również bezpośrednio przez ścianę boczną budynku, co powoduje, że urządzenia te można też stosować bez konieczności budowy komina, z tym że w Polsce przepisy ograniczają maksymalną moc urządzeń grzewczych do 21 kW dla domów jednorodzinnych wolnostojących oraz do 5 kW dla pozostałych budynków.

Systemy powietrzno-spalinowe mogą być stosowane zarówno w małych budynkach jednorodzinnych, jak i wielokondygnacyjnych. W przypadku tych pierwszych najczęściej stosuje się pojedynczy przewód powietrzno-spalinowy, natomiast w wielokondygnacyjnych budynkach mieszkalnych zazwyczaj podłącza się kilku urządzeń gazowych do zbiorczego sytemu kominowego. Istnieją dwa podstawowe rozwiązania systemów powietrzno-spalinowych:

* doprowadzenie powietrza i odprowadzeniem spalin koncentrycznym przewodem,

* doprowadzenie powietrza i odprowadzanie spalin dwoma niezależnymi przewodami.

Podstawowym atutem systemów koncentrycznych jest zwiększanie przez nie efektywności energetycznej urządzeń grzewczych, a ich dodatkową zaletą jest skuteczne izolowanie przewodu spalinowego, co praktycznie eliminuje ryzyko przedostawania się spalin do pomieszczeń mieszkalnych. W systemach z oddzielnym doprowadzaniem powietrza i odprowadzaniem spalin nie ma możliwości odzysku ciepła ze spalin. Najczęściej w takich układach powietrze doprowadzane jest przewodem wyprowadzonym przez ścianę boczną pomieszczenia, w którym znajduje się urządzenie, a spaliny odprowadzane są ponad dach. Istnieje możliwość odprowadzania spalin indywidualnie z każdego urządzenia lub za pomocą zbiorczego przewodu spalinowego.

W koncentrycznym układzie współśrodkowym powietrze do spalania pobierane jest rurą zewnętrzną, natomiast spaliny odprowadzane są rurą wewnętrzną, a przewód powietrzno-spalinowy staje się przeponowym wymiennikiem ciepła (rekuperatorem), w którym płynące do urządzenia powietrze ogrzewa się w przeciwprądzie, pobierając ciepło z przewodu spalinowego. Przeprowadzone przez autorów badania i obliczenia symulacyjne wykazały, iż wstępne podgrzewanie powietrza istotnie poprawia sprawność urządzeń, co w widoczny sposób wpływa na zmniejszenie zużycia gazu. Na rys. 2 i 3 przedstawiono przykładowe wyniki obliczeń symulacyjnych uzyskanych z wykorzystaniem oprogramowania Fluent (umożliwiającego m.in. modelowanie wymiany ciepła), które miały na celu określenie wpływu zastosowania koncentrycznych przewodów powietrzno-spalinowych na efektywność energetyczną i zużycie gazu w gazowych przepływowych ogrzewaczach wody z zamkniętą komorą spalania [2]. Obliczenia dotyczyły urządzenia gazowego o mocy nominalnej 19,5 kW podłączonego wariantowo do:

* koncentrycznych przewodów pojedynczych o różnej długości (przyjęto temperaturę spalin na wlocie do przewodu spalinowego 187°C) – rys. 2,

* koncentrycznych przewodów zbiorczych dla różnych kondygnacji budynku pięciokondygnacyjnego (przyjęto dwie różne temperatury spalin na wlocie do przewodu spalinowego: 110 i 187°C) – rys. 3.

Uzyskane w trakcie obliczeń rezultaty wykazały, że wstępne podgrzewanie powietrza w koncentrycznym przewodzie powietrzno-spalinowym ma znaczny wpływ na efektywność wykorzystania gazu ziemnego w urządzeniach z zamkniętą komorą spalania typu C. Stosowanie nawet krótkich długości takich przewodów (2 m) znacznie zmniejsza zużycie paliwa. W przypadku przewodów pojedynczych sprawność wzrasta w zależności od długości przewodu od 2,7 do 4,2%, natomiast dla systemów zbiorczych przy tej samej temperaturze spalin wzrasta od 2,9 do 3,9% w zależności od kondygnacji. Zastosowanie koncentrycznych przewodów powietrzno-spalinowych wpływa na zmniejszenie zużycia gazu o 1,8-4,6% w zależności od ich długości, kondygnacji i temperatury spalin. W rzeczywistości uzyskane sprawności powinny być wyższe, ponieważ w obliczeniach nie uwzględniano zjawiska kondensacji pary wodnej w przewodzie spalinowym.

Istotnym problemem zastosowania urządzeń typu C w naszym kraju jest dostosowanie układów powietrzno-spalinowych dla potrzeb budownictwa wielokondygnacyjnego. Instalacja takich systemów jest prostsza w przypadku nowo wznoszonych budynków, natomiast trudniejsza w istniejącej infrastrukturze eksploatowanych budynków (wymiana urządzeń i związana z tym adaptacja istniejącego systemu spalinowego). Kluczową sprawą, w przypadku adaptacji budynków wielokondygnacyjnych do montażu nowoczesnych systemów powietrzno-spalinowych stosowanych dla urządzeń z zamkniętą komorą spalania, jest optymalne wykorzystanie istniejących przewodów wentylacyjnych i spalinowych. Istnieje szereg sposobów takiej adaptacji i możliwe jest wykorzystywanie tego typu rozwiązania na większą niż dotychczas skalę [3]. Na szczególną uwagę, ze względów zarówno ekonomicznych, jak i technicznych, zasługuje dopuszczone niedawno rozwiązanie systemu powietrzno-spalinowego typu C9, które polega na wprowadzaniu przewodu spalinowego do istniejącego komina (o średnicy od 60 mm do 100 mm) i wykorzystanie przestrzeni pomiędzy rurą a kominem jako przewodu powietrznego [4].

Podsumowanie
Uzyskane rezultaty badań dla zdemontowanych urządzeń gazowych stanowią dobry materiał poglądowy pokazujący, z jakimi przypadkami zagrożeń można mieć do czynienia w polskich warunkach. Stężenia tlenku węgla w spalinach, jakie zanotowano dla badanych urządzeń, wielokrotnie przekraczało dopuszczalną normę, a dalsze funkcjonowanie takich ogrzewaczy stanowi zagrożenie dla życia i zdrowia. W takim przypadku powinna nastąpić natychmiastowa wymiana ogrzewacza, najlepiej na urządzenie nowego typu z zamkniętą komora spalania.

Zastosowanie gazowych przepływowych ogrzewaczy wody z zamkniętą komorą spalania pozwala całkowicie wyeliminować zagrożenie zatrucia produktami spalania. Ponadto umożliwiają one efektywniejsze wykorzystanie energii zawartej w paliwie gazowym. Ich sprawność nominalna jest znacznie wyższa od tradycyjnych ogrzewaczy. Dodatkowo zastosowanie koncentrycznych systemów powietrzno-spalinowych pozwala na istotny wzrost sprawności gazowych urządzeń grzewczych.

Z przeprowadzonych badań i analiz wynika, że istnieją techniczne możliwości powszechnego zastosowania gazowych przepływowych ogrzewaczy wody z zamkniętą komorą spalania w wielokondygnacyjnych budynkach mieszkalnych. Szerokie wprowadzenie tego typu rozwiązań jest również uzasadnione ze względów bezpieczeństwa użytkowników, przy jednoczesnych znacznych efektach ekonomicznych [5].

dr inż. Grzegorz Czerski, Zbigniew A. Tałach

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdfpdf

Artykuł został przygotowany w ramach pracy statutowej Wydziału Energetyki i Paliw AGH.

Literatura:

1. G. Czerski, Z. Gebhardt, „Badania gazowych przepływowych ogrzewaczy wody z zamkniętą komorą spalania podłączonych do różnych systemów kominowych”, „Gaz, Woda i Technika Sanitarna” 2008, nr 6, s. 2-6.

2. G. Czerski,Wpływ zastosowania systemów powietrzno-spalinowych na racjonalne wykorzystanie gazu w urządzeniach z zamkniętą komorą spalania”, Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 2008, tom 24, Zeszyt 3/3, s. 49-56.

3. G. Czerski, A. Strugała, “Chimney systems used for gas appliances with a closed combustion chamber in multi-storey residential buildings”, [w: Monografia: “Proceedings of Research Works of the Faculty of Fuels and Energy AGH-University of Science and Technology in Krakow and Department Chemistry of Fuels VSB-Technical University Ostrava”, November 2008, wersja elektroniczna].

4. Raport techniczny CEN (European Committee for Standardization) TR-1749 – “European scheme for the classification of gas appliances according to the method of evacuation of the combustion products (types)”.

5. G. Czerski, „Gazowe przepływowe ogrzewacze wody z zamkniętą komorą spalania. Ekonomiczne aspekty stosowania”, RI 2009, nr 10, s. 41-45.

Rys. 1. Sprawności dwóch badanych gazowych przepływowych ogrzewaczy wody podłączonych do różnych pojedynczych systemów kominowych o różnych długościach [1].

Rys. 2. Wzrost sprawności urządzeń gazowych spowodowany wstępnym podgrzewaniem powietrza w pojedynczych przewodach powietrzno-spalinowych dla różnych długości przewodów.

Rys. 3. Wzrost sprawności urządzeń gazowych spowodowany wstępnym podgrzewaniem powietrza w zbiorczych koncentrycznych przewodach powietrzno-spalinowych dla poszczególnych kondygnacji i dla różnych temperatur spalin na wlocie.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij