Nowoczesne techniki w ogrzewaniu. Akcja kondensacja

Zużycie energii do celów grzewczych wraz z przygotowaniem ciepłej wody użytkowej stanowi ok. 83% sumarycznego zapotrzebowania na energię w gospodarstwach domowych oraz około 60% kosztów utrzymania budynku. Ograniczenie zużycia energii do celów grzewczych można osiągnąć poprzez stosowanie wysokoefektywnych źródeł ciepła m.in. kotłów kondensacyjnych.

Przedstawienie zasady kondensacji pary wodnej należy rozpocząć od wyjaśnienia procesu spalania gazu ziemnego. Główny składnik (ponad 90%) to metan o wzorze chemicznym CH4, który podczas reakcji spalania produkuje CO2 i H2O. Produkty spalania odprowadzane są z budynku za pomocą systemu spalinowego. Stosowane obecnie kotły gazowe, z uwagi na oszczędność miejsca, w wersji wiszącej umożliwiają odzyskanie energii zawartej w spalinach.

Ciepło z pary

Ilość energii zawartej w paliwie opisują dwa parametry – wartość opałowa i ciepło spalania. Wartość opałowa (Hu) określa ilość ciepła, które generowane jest bezpośrednio podczas spalania całkowitego, natomiast ciepło spalania (H0) opisuje ilość ciepła wraz z ciepłem parowania zawartym w parze wodnej. Wykorzystanie ciepła zawartego w parze wodnej (rys. 1) wymaga zastosowania specjalnej konstrukcji kotłów.

Nowoczesne kotły gazowe spalają gaz ziemny ze sprawnością 98%, natomiast wykorzystując efekt kondensacji pary wodnej zawartej w spalinach, możemy zwiększyć uzyski energii o ok. 11%. Jednakże nie można mówić o sprawności wytwarzania ciepła powyżej 100%, ponieważ sposób obliczania sprawności dotychczas nie uwzględniał ciepła utajonego, odnosił się tylko do wartości opałowej paliwa. Należy przy tym zaznaczyć, że zmiana stanu skupienia pary wodnej wymaga obniżenia temperatury materiału, z którą styczność mają spaliny poniżej temperatury punktu rosy, czyli wartości temperatury, przy której rozpoczyna się proces skraplania pary wodnej zawartej w spalinach. Dla gazu ziemnego temperatura punktu rosy wynosi 57°C, co oznacza konieczność ochłodzenia wody w wymienniku spaliny-woda poniżej tej wartości. Najbardziej efektywne wykorzystanie energii zawartej w parze wodnej uzyskiwane jest w przypadku, kiedy kocioł będzie pracował w instalacjach centralnego ogrzewania o niskim parametrze zasilania. Jednym z najczęściej spotykanych sposobów niskotemperaturowego ogrzewania budynków jest ogrzewanie podłogowe. W takiej instalacji maksymalna temperatura zasilania obiegu grzewczego wynosi zazwyczaj maksymalnie 45°C, natomiast do kotła wraca temperatura na poziomie 38°C, czyli znacznie poniżej temperatury punktu rosy. Efekt kondensacji będzie wykorzystywany przez cały okres trwania sezonu grzewczego. Podobna sytuacja będzie miała miejsce w przypadku instalacji grzejnikowej dobranej na parametry zasilana i powrotu równe 55/45°C. Nawet w przypadku podgrzewu wody użytkowej do temperatur rzędu 60°C. Warunkiem jest ochłodzenie wody zasilającej, która wraca do kotła do temperatury poniżej 57°C (temperatury punktu rosy).

Ważnym aspektem wykorzystania efektu kondensacji jest materiał, z którego wykonana jest komora spalania, ponieważ skroplona para wodna z gazu ziemnego ma kwaśny odczyn na poziomie 4-5 pH (rys. 2). Kwaśny odczyn skroplonej pary wodnej może prowadzić do korozji powierzchni grzewczych i w konsekwencji – rozszczelnienia korpusu. Bezwzględnie należy unikać kondensacji pary wodnej w kotłach niskotemperaturowych, których konstrukcja może nie być odporna na długotrwałe działanie kwaśnego odczynu kondensatu.

Wymienniki

Gazowe kondensacyjne kotły wiszące mogą być wyposażone w wymienniki ze stopów Al-Si lub stali antykorozyjnej o oznaczeniu 1.4571, która charakteryzuje się najwyższą odpornością na szkodliwe działanie kondensatu. Stal antykorozyjna ma zastosowanie m.in. w wymiennikach spaliny-woda typu InoXRadial. Wymiennik ten, dzięki gładkim powierzchniom, wykorzystuje spływający kondensat do oczyszczenia powierzchni z zabrudzeń, które dostają się do komory spalania wraz z powietrzem.

Na uwagę zasługuje również fakt, że producent, będąc pewny konstrukcji i wytrzymałości materiału, udziela na wymiennik 10 lat gwarancji. Jednakże należy zwrócić uwagę, żeby podczas czynności serwisowych nie doszło do zarysowania powierzchni wymiennika innym metalem, ponieważ może dojść do pojawienia się w tym miejscu nieszczelności.

Kwaśny kondensat

Spływający po ściankach wymiennika kondensat powinien być odprowadzony poza komorę spalania. Z uwagi na odczyn pH należy zwrócić uwagę na ilość kondensatu powstałą w wyniku spalania gazu ziemnego. Przy spaleniu 1 m3 gazu ziemnego możemy otrzymać ok. 1,6 dm3 wody o kwaśnym odczynie pH, co oznacza, że przy wykorzystywaniu efektu kondensacji dla kotłów o mocach do 35 kW produkowanych będzie ok. 10-13 dm3 skroplin na dobę. Taka ilość kondensatu może zostać bezpośrednio odprowadzona do kanalizacji. Jeżeli moc kotłowni przekracza 200 kW, niezbędne jest zneutralizowanie kondensatu, zanim zostanie wyprowadzony do kanalizacji. W tym celu należy przeprowadzić skropliny przez neutralizator kondensatu, którego zadaniem jest podniesienie wartości pH do poziomu 6,5. Proces ten polega na swobodnym przeprowadzeniu kondensatu przez granulat neutralizujący, dzięki temu możemy swobodnie odprowadzić kondensat do kanalizacji. Jeżeli system odprowadzenia ścieków w budynku przyłączony jest do indywidualnej oczyszczalni ścieków, neutralizację kondensatu należy przeprowadzić niezależnie od mocy urządzenia.

Bezpośredni wpływ na działanie urządzenia ma prawidłowe wykonanie odprowadzenia kondensatu, (rys. 3).

Zapewnienie swobodnego odpływu wymaga zastosowania syfonu, jak również wentylacji instalacji odpływowej. W przeciwnym wypadku może dojść do zablokowania przepływu i zalania komory spalania, w której zastosowane są pierścienie izolacyjne wykonane z materiałów szamotowych. Zawilgocenie pierścieni może prowadzić do kruszenia się materiału, a co za tym idzie – zatkania swobodnego przepływu kondensatu. Jeżeli dojdzie do zapełnienia komory spalania kondensatem, który nie został odprowadzony, nastąpi usterkowe wyłączenie kotła, co naraża użytkownika na koszty doprowadzenia urządzenia do warunków prawidłowej pracy.

Podsumowanie

Dzięki wykorzystaniu efektu kondensacji możliwe jest realne ograniczenie kosztów eksploatacji budynków o ok. 10%, nawet w przypadku instalacji grzewczych pracujących na temperaturze zasilania dochodzących do 80°C. W tym celu niezbędne jest zastosowanie regulatora reagującego na zmianę temperatury zewnętrznej, tzw. pracę pogodową, dzięki której regulator w pełni automatycznie dopasowuje temperaturę zasilania obiegu grzewczego, zależnie od warunków zewnętrznych, w celu utrzymania wymaganej temperatury w pomieszczeniu. Parametr krzywej grzewczej zostanie opisany w kolejnych częściach cyklu. Tylko prawidłowo wykonana instalacja odprowadzenia skroplin zapewnia bezawaryjną eksploatację kotła kondensacyjnego, a co za tym idzie – obniżenie kosztów eksploatacji.

Jakub Pawłowicz
Dlaczego wybrać produkt firmy…
 

Czym jest pompa Wilo-DrainLift CON? Przede wszystkim to bardzo proste w obsłudze i sposobie pracy, automatyczne urządzenie do przetłaczania kondensatu/skroplin, które powstają przy pracy takich urządzeń jak: kotły kondensacyjne, urządzenia klimatyzacyjne, lodówki, zamrażarki, chłodziarki czy parowniki. Zaletami urządzenia DrianLift CON są przede wszystkim: kompaktowa budowa oraz gwarancja komfortu działania` dzięki cichej pracy < 47 dB.

  • Kompaktowa budowa

Przygotowany przez Wilo produkt jest gotowym do podłączenia urządzeniem do odprowadzania kondensatu ze zintegrowanym zaworem zwrotnym, kablem zasilającym z wtyczką o długości 2 m, jak również wężem tłocznym o długości 5 metrów.

Ten niewielkich rozmiarów agregat do przetłaczania kondensatu wyposażony jest w zbiornik o pojemności 1,2 litra wraz z zespołem silnikowym o mocy max. 60 W z możliwością obracania o 180°  dla wygody instalacji oraz pompą pozwalającą na transport kondensatu na wysokość do max. 5,5 metra.

Urządzenie wykonane jest z odpornego tworzywa pozwalającego na przetłaczanie kondensatu o pH nie mniejszym niż 2,4, o maksymalnej temperaturze 50°C. Dla szybkiego montażu w zakresie dostawy znajduje się adapter dopływu pozwalający na podłączenie węży o różnych średnicach (40/24 mm). Standardowo urządzenie wyposażone jest w dwa otwory wlotowe kondensatu Ø 19-30 mm.

  • Zintegrowane systemy zapewniające sprawną eksploatację

W celu zapewnienia sprawnej eksploatacji Wilo-DrainLift CON wyposażony został w styk sygnalizacji awarii (zwierny/rozwierny) z możliwością wyprowadzenia sygnału do automatyki budynku/domu, jeżeli taką dysponujemy, oraz podłączenia kabli sygnałowych do brzęczka bądź diody pozwalającej na wizualizację wystąpienia awarii. Dzięki sygnalizacji awarii jesteśmy w stanie zabezpieczyć urządzenie przed ew. przegrzaniem w sytuacji wystąpienia nieszczelności i dopływu ilości kondensatu wykraczającej ponad retencję zbiornika oraz dopuszczalny tryb pracy urządzenia. Alarm zostaje aktywowany po całkowitym napełnieniu zbiornika.

Bartosz Tywonek, Wilo

 

Wszyscy wiemy, jak wiele problemów może sprawiać kondensat powstały w wyniku pracy kotła kondensacyjnego, zwłaszcza jeżeli instalacja kanalizacyjna znajduje się powyżej kotłowni. Francuska firma SFA ma w swojej ofercie urządzenia do przepompowywania i neutralizacji skroplin. Od ponad 55 lat dostarcza kompleksowe rozwiązania dedykowane branżom instalacyjnym, grzewczym i klimatyzacyjnym.

W ofercie posiadamy 5 urządzeń przeznaczonych do kotłów kondensacyjnych. Różnią się one miedzy sobą mocą, wydajnością oraz parametrami tłoczenia kondensatu. Wysokość pompowania wynosi od 2,5 do 4,5 m lub od 20 do 50 m w poziomie. Wybrane modele mają możliwość podłączenia dodatkowego systemu alarmowego informującego o ewentualnej awarii. Urządzenia mogą współpracować z kaskadami kotłów kondensacyjnych – posiadają 4 przyłącza (dotyczy urządzeń Sanicondens Mini, Plus, Pro). Dodatkowo w ofercie znajduje się pompa do kondensatu wraz z neutralizatorem skroplin (Sanicondens Best). Kwaśny kondensat przechodzi przez czynnik zobojętniający (węglan wapnia i magnezu), gdzie dalej tłoczony jest z neutralnym PH, spełniając określone wymogi i normy UE. Oprócz pompek do kondensatu posiadamy w ofercie urządzenie pod nazwą Sanineutral. Jest to neutralizator skroplin, który eliminuje kwaśny kondensat przed jego odprowadzeniem do kanalizacji, szamba lub oczyszczalni ścieków. Działa na zasadzie grawitacyjnego przepuszczenia kondensatu przez złoże neutralizujące bez użycia pompy. Może być stosowany razem z pompami Sanicondens Mini, Plus, Pro.

Tak szeroka gama produktowa pozwala na optymalne dobranie urządzeń pod potrzeby danej aplikacji. Na terenie kraju mamy 55 punktów serwisowych. Ważne jest to, że serwis dojeżdża w miejsce instalacji urządzeń. Nie trzeba nic demontować i odsyłać do firmy.

Wszystkie urządzenia produkowane są w naszych fabrykach na terenie Francji, zgodnie z ISO 9001 AFAQ. Więcej informacji na temat produktów SFA znajdą Państwo na stronie internetowej. Zapewniamy pełne doradztwo techniczno-handlowe.

Przemysław Kapczuk, SFA Poland

 

Jednym z podstawowych celów nowej polityki energetycznej Polski do 2030 roku jest poprawa efektywności energetycznej. Zrównoważone, energooszczędne budownictwo to w najbliższych latach konieczność. Budownictwo odpowiada za ok. 40% zużycia energii w całkowitym bilansie energetycznym oraz stanowi poważne źródło emisji gazów cieplarnianych. Ilość domów jednorodzinnych w Polsce szacuje się na ponad 5 milionów, z czego 70% nie spełnia wymagań dotyczących efektywności energetycznej. Jednym z kluczowych elementów wpływających na zapotrzebowanie ciepła przez budynek jest sprawność jednostki źródła ciepła. Dlatego dla budynków zasilanych gazem konieczne wydaje się stosowanie bardzo sprawnych energetycznie kotłów kondensacyjnych. Znaczne usprawnienie, w porównaniu z typowymi kotłami, wynika z możliwości wyciągania ciepła ukrytego w parze wodnej usuwanej przez kanał dymowy. Inne zastosowania produkujące skropliny, takie jak instalacje klimatyzacyjne, systemy chłodzenia i zamrażania, również posiadają możliwość wyłapywania ciepła ukrytego.

Usuwanie skroplin wymaga zamontowania systemu odprowadzenia cieczy. Agregaty Grundfos Conlift zostały specjalnie zaprojektowane do tych zadań specjalnych. Conlift umożliwia pompowanie kondensatu, który jest gromadzony poniżej poziomu kanalizacji lub który nie może przepłynąć do instalacji odprowadzenia ścieków z budynku przez rury z naturalnym spadkiem. Może pompować kondensat, bez neutralizacji o wartości pH do 2,5. Powyżej należy zneutralizować przed wypompowaniem z agregatu.

Grundfos na początku 2015 roku wprowadził nowy typ agregatu podnoszącego Conlift1 LS. Jest on łatwym w montażu i niezawodnym urządzeniem do odprowadzania kondensatu. Najważniejsze zalety to:

  • posiadanie przełącznika sygnalizującego przepełnienie, który może być podłączony do źródła kondensatu lub zewnętrznego systemu alarmowego;
  • specjalna konstrukcja wlotu kondensatu ogranicza sedymentację i parowanie;
  • niezawodna i sprawdzona konstrukcja pływaka;
  • bez wrażliwej elektroniki;
  • niski poziom hałasu, 47 dB;
  • zadowalające parametry pracy;
  • maksymalna wydajność 600 l/h;
  • maksymalna wysokość podnoszenia 5,5 m;
  • korzystna relacja ceny do jakości produktu.

Andrzej Zarębski, Grundfos

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