Kotły średniej i dużej mocy. Wielkie grzanie

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf  pdf         

Podział na kotły małej, średniej i dużej mocy przebiega według przyjętych kryteriów, według których średnia moc rozpoczyna się od 72 kW i kończy ma 2 MW. Jednym z powodów podziału na typy kotłów jest sposób regulacji ich mocy – jedno-, dwustopniowy, modulowany – a więc określenie rodzaju palnika współpracującego z kotłem. Kotły małej mocy pracują w większości przypadków z jednostopniowymi palnikami bądź też z palnikami o płynnie regulowanej mocy (przeważnie w kotłach kondensacyjnych wiszących). Zastosowanie palników modulowanych, w przypadku kotłów kondensacyjnych, wynika z chęci zapewnienia niskich długotrwałych obciążeń cieplnych kotła dla uzyskiwania wysokiego efektu kondensacji pary wodnej ze spalin. Dla kotłów wiszących pracujących w trybie przepływowym (z uwagi na niewielką pojemność wodną) modulowana moc palnika zapewnia płynną regulację mocy kotła przy braku zdolności akumulacji ciepła w niewielkiej objętości wody kotłowej. Dla uzyskania korzystnych sprawności kotła, w przypadku zmniejszonych potrzeb cieplnych, od mocy kotła 72 kW wprowadza się palniki o stopniowanej lub płynnej regulacji mocy. Tak więc dla kotłów średniej i dużej mocy przewidziano do współpracy palniki o przynajmniej dwustopniowej regulacji mocy. Zazwyczaj pierwszy stopień pracy stanowi 60% uzyskiwanej na drugim stopniu maksymalnej mocy cieplnej palnika. Kotły małej mocy z punktu widzenia projektowego charakteryzują się najmniejszymi wymaganiami eksploatacyjnymi. Oznacza to, że projektując układ grzewczy z kotłem tego rodzaju, nie zachodzi potrzeba uwzględniania dodatkowej ochrony przed zbyt niską temperaturą wody na powrocie do kotła. Ochrona ta prowadzona jest przez automatykę kotła w oparciu o specyficzne rozwiązania każdego z producentów.

Progi temperatur 
Kotły średniej i dużej mocy, z uwagi na odmienną konstrukcję i wyższe dolne progi minimalnych temperatur, jak również możliwość współpracy z relatywnie większymi zładami wodnymi, poza samą ochroną dolnej temperatury wody w kotle wymagają prowadzenia ochrony minimalnej temperatury wody grzewczej (tzw. ochrony powrotu) powracającej do kotła.

W kotłach średniej i dużej mocy minimalne temperatury wody uzależnione są od typu kotła, rodzaju paliwa, a także od sposobu regulacji mocy przez palnik.

Temperatury podane w tabeli są obowiązujące dla kotłów współpracujących z palnikami dwustopniowymi, których dolna minimalna moc wynosi nie mniej niż 60% mocy maksymalnej (> 60%), oraz modulowanymi (< 60%). Da się zauważyć, że w przypadku zastosowania palników o minimalnej mocy niższej niż 60%, tzn. modulowanych o dolnej mocy dochodzącej nawet do 30%, temperatury ochronne ulegają podwyższeniu. Wartości te wahają się od około 5 do 13 K w zależności od typu kotła i rodzaju paliwa. Na rynku dostępne są kotły średniej i dużej mocy, w których stosuje się specjalne konstrukcje trzeciego ciągu spalin. W takich kotłach możliwe są do osiągania (bez ryzyka występowania kondensacji) niższe temperatury spalin na wyjściu z kotła. Tym samym dopuszcza się niższe wartości temperatury wody kotłowej na powrocie, co przekłada się na podwyższenie sprawności całej kotłowni.

Stosowane obecnie regulatory przeznaczone dla kotłów niskotemperaturowych średniej i dużej mocy przejmują również funkcję ochrony minimalnej temperatury powrotu, sterując np. pracą pompy mieszającej czy realizujących funkcję ograniczania odbioru ciepła od kotła celem jego szybszego wygrzania. Dzięki temu dobór osprzętu kotła i określenie temperatur ochronnych jest znacznie łatwiejszy dla projektanta.

Kotły stalowe
Kotły stalowe, z uwagi na znacznie większą pojemność wodną niż żeliwne, nie będą wymagały zachowania minimalnego przepływu wody grzewczej, tak więc dopuszczalne jest w określonych przypadkach stosowanie jedynie pomp obiegów grzewczych, sterowanych jednak w pełni przez automatykę kotłową. Układy takie powinny być wyposażone w zawory mieszające, aby ustalić określoną temperaturę zasilania obiegów grzewczych. Dodatkowo mogą zostać użyte do zamknięcia obiegu grzewczego celem szybszego osiągnięcia przez kocioł bezpiecznych temperatur pracy.

Kotły żeliwne
Kotły żeliwne, szczególnie te w większym zakresie mocy (> 0,5 MW), wymagają minimalnego przepływu wody grzewczej, a zatem instalacje z takimi kotłami będą wyposażone w pompę kotłową i zawór mieszający pełniący funkcję ochrony powrotu kotła (podnoszenie temperatury powrotu). Jeżeli kocioł żeliwny znajduje się w pobliżu rozdzielacza i większość obiegów stanowią obiegi z mieszaczami, to można zrezygnować z pompy kotłowej na rzecz ponad trzykrotnie mniejszej pompy mieszającej, która pracuje w sposób ciągły i zawraca około 30% wody grzewczej z zasilania na powrót kotła, powodując podnoszenie temperatury wody na powrocie i chroniąc kocioł przez „poceniem”.

Górna temperatura 
Graniczna temperatura 100°C zabezpieczana jest przez termostatyczny ogranicznik temperatury STB (Sicherheitstemperaturbegrenzer), który w przypadku zadziałania powoduje trwałą blokadę pracy palnika (do momentu odblokowania przez serwis). Stanowi to ostatni stopień zabezpieczenia kotła przed nadmiernym przegrzewem wody kotłowej. Górną temperaturę roboczą wyjściową z kotła (zarazem zasilania instalacji grzewczej) określa nastawa termostatycznego regulatora kotła TR (Temperaturregler), który wyłącza okresowo z pracy palnik, o ile nie spowodowała tego wcześniej automatyka kotła.

Bardzo ważne jest więc uwzględnienie tego faktu przy doborze parametrów roboczych instalacji grzewczej. Zamiar osiągania temperatury 90°C na zasilaniu z kotła niskotemperaturowego, przy standardowej nastawie STB = 100°C, może się wiązać z możliwością występowania nadmiernych przegrzewów dochodzących do 100°C i powodujących w ten sposób trwałe wyłączanie palnika przez termostat STB. Wynika to z bezwładności cieplnej kotła, w którym woda, pomimo wyłączenia palnika przy 90°C, ogrzewa się w dalszym ciągu od powierzchni grzewczych kotła.

Szczególną uwagę należy tu zwrócić na kotły żeliwne o relatywnie małej pojemności wodnej i znacznej masie korpusu akumulującego ciepło. Pod względem zachowania „temperaturowej” płynności pracy kotły stalowe o podwyższonej pojemności wodnej i stosunkowo niewielkiej masie korpusu wykazują zdecydowaną wyższość.

W przypadku nastawy ogranicznika STB na 110°C (nastawa fabryczna, która jednak dla kotłów wodnych niskotemperaturowych powinna być skorygowana na 100°C) termostat TR powinien być ustawiony maksymalnie do 95°C. W ten sposób możliwe jest uzyskanie temperatury ciągłego zasilania instalacji grzewczej na poziomie 90°C.

Podsumowując, należy zaznaczyć, że zalecana bezpieczna różnica temperatury pomiędzy nastawą STB a TR wynosi 15 K, a więc wskazane jest (dla standardowej nastawy dla kotłów wodnych niskotemperaturowych STB = 100°C) projektowanie instalacji grzewczych z temperaturą zasilania nie wyższą niż 80°C. Szczególną uwagę należy zwrócić przy tym na kotły o zmniejszonej pojemności wodnej, gdzie występuje większe prawdopodobieństwo przekroczenia tej temperatury.

Dawid Pantera

Prenumerata Magazynu Instalatora

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