Kondensacyjny kocioł gazowy – optymalna praca

Decydując o wyborze kondensacyjnego kotła gazowego, należy zwrócić uwagę na kilka istotnych parametrów. Pierwszym z nich jest moc maksymalna, z jaką kocioł może pracować. Kolejnym parametrem, na który należy zwrócić uwagę, jest zakres mocy kotła.

Kondensacyjny kocioł gazowy to najpowszechniej stosowane obecnie źródło ciepła dla domów jednorodzinnych, jak również dla budynków wielorodzinnych. Spowodowane jest to dostępnością paliwa na rynku dzięki sieciom gazowym, które stale są rozbudowywane w wielu gminach, wskutek czego wielu odbiorców może się podłączyć do sieci gazowych. Drugą z możliwości jest zastosowanie gazu płynnego dostarczanego przez dystrybutorów w butlach o pojemności kilku tysięcy litrów montowanych na zewnątrz budynku lub w butlach kilkudziesięciokilogramowych. Butle takie łączy się w baterie, np. po 4 szt., i stawia w pomieszczeniu. Drugie rozwiązanie stosowane jest w przypadku małego zużycia gazu, a tym samym niewielkiego zapotrzebowania na energię cieplną.

Zastosowanie gazu ziemnego lub płynnego (propan techniczny) pozwala zmniejszyć emisję szkodliwych substancji do atmosfery, ponieważ gaz jest traktowany jako paliwo czyste w porównaniu do spalania paliw stałych (węgla). Dlatego też zastosowanie gazu jest rozwiązaniem, które umożliwia walkę ze smogiem, który zatruwa nasze miasta. Obecnie stosowane w wielu gminach systemy wsparcia umożliwiają wielu odbiorcom skorzystanie z dopłat na na nowe, gazowe kotły kondensacyjne. Użytkownik najczęściej decyduje się na zastosowanie kotła w wersji wiszącej, dzięki temu zyskuje sporo miejsca w pomieszczeniu i dodatkowo zmieści się tam zasobnik wody użytkowej o pojemności nawet 300 litrów.

Decydując o wyborze kotła kondensacyjnego, należy zwrócić uwagę na kilka istotnych parametrów.

Kondensacyjny kocioł gazowy – moc maksymalna

Pierwszym parametrem jest moc maksymalna, z jaką kocioł może pracować, jednakże należy tutaj zwrócić uwagę na zakres temperatur urządzenia, a tak naprawdę instalacji grzewczej, ponieważ inną moc kocioł będzie uzyskiwał, jeżeli będzie pracował na parametry instalacji niskotemperaturowych, tj. 50/30°C, a inną w przypadku pracy na instalację o temperaturach 80/60°C. Jest to związane z efektem kondensacji, czyli sytuacją, kiedy podczas pracy kotła spaliny ochładzane są do temperatury niższej niż temperatura punktu rosy. Jest to temperatura, poniżej której dochodzi do wykroplenia się pary wodnej zawartej spalinach, dzięki czemu możemy uzyskać do maksymalnie 10% energii cieplnej więcej przy spalaniu takiej samej ilości paliwa. Dla gazu ziemnego temperatura punktu rosy wynosi około 55-57°C.

Oznacza to, że kocioł, pracując na temperaturach 50/30°C (zasilania/powrotu), będzie bardziej ekonomiczny, tym samym będzie uzyskiwał wyższą moc znamionową niż w przypadkach, kiedy będzie pracował na temperaturach wyższych. Warunki temperaturowe, w jakich będzie pracował kocioł, zależą od zastosowanej instalacji grzewczej. Powyżej tych wartości woda ma postać gazu – pary wodnej, a poniżej zaczyna się proces wykraplania, a więc kondensacji. Dokładne wartości punktu rosy uzależnione są od rodzaju spalanego paliwa i składu spalin, tj. procentowej zawartości CO2 i O2 w produktach spalania.

W tabeli przedstawiono zależność temperatury spalin od temperatury wody wracającej do kotła na przykładzie jednego z kotłów dostępnych na naszym rynku.

Kondensacyjny kocioł gazowy - tabela

Jak można wywnioskować z tabeli, temperatura spalin zależy przede wszystkim od temperatury powrotu z instalacji, czyli wody wracającej do kotła, a nie temperatury wody wychodzącej (zasilania). Kocioł, który pracuje z częściowym obciążeniem, charakteryzuje się wyższą sprawnością użytkową niż podczas pracy z maksymalnym obciążeniem. Przy tej samej temperaturze wody wracającej z instalacji różnica temperatury spalin wynosi około 10°C, co przekłada się na ilość występującego kondensatu, a tym samym ilość wykorzystanej dodatkowej energii.

Należy też pamiętać, że sprawność podawana jest w odniesieniu do wartości opałowej gazu i dlatego może dochodzić nawet do 109%. Wynika to stąd, że jeśli przyjęto, że parametrami odniesienia są ciśnienie i temperatura otoczenia, to powinno się uwzględnić taki stan skupienia substancji (pary wodnej), w jakim występują one w spalinach w danych warunkach. Obniżenie temperatury spalin poniżej wartości temperatury punktu rosy spowoduje wykroplenie się pary wodnej.

Wyższa sprawność kotła niskotemperaturowego przy mniejszym obciążeniu wynika z obniżania temperatury wody w kotle, co zmniejsza straty ciepła do otoczenia. W przypadku kotła kondensacyjnego, przewymiarowanie jest wręcz korzystne, wpływa na obniżenie temperatury spalin, zwiększając intensywność skraplania się pary wodnej ze spalin.

Kondensacyjny kocioł gazowy – zakres mocy

Kolejnym parametrem, na który należy zwrócić uwagę, jest zakres mocy kotła, który oznacza zdolność do dopasowania chwilowej mocy generowanej przez palnik do aktualnego zapotrzebowania. Obecnie na rynku powszechne są kotły z zakresem modulacji 1:10, co oznacza, że palnik może pracować z obniżoną mocą 10-krotnie w stosunku do mocy znamionowej. Kocioł o mocy znamionowej 19 kW, która wystarczy do pokrycia zapotrzebowania na ciepło dla budynku jednorodzinnego nawet do 200 m2, może pracować z mocą minimalną równą 2,6 kW. Dzięki takiemu rozwiązaniu palnik dopasowuje się aktualnego zapotrzebowania na ciepło dla danej instalacji. Większy zakres modulacji sprawia, że kocioł będzie płynnie regulował moc chwilową, a tym samym będzie pracował dłużej pomiędzy startami, co w rzeczywistości przełoży się na zużycie gazu poprzez pracę przy wyższej sprawności (z niższą temperaturą spalin) oraz wolniejsze zużycie elementów eksploatacyjnych kotła.

Kondensacyjny kocioł gazowy - dobór

W przypadku szerokiego zakresu modulacji unikamy tzw. efektu taktowania, czyli częstego załączania i wyłączania się kotła na skutek osiągnięcia wymaganych temperatur wody w kotle, jak również w pomieszczeniu. Na efekt taktowania ma wpływ również brak odbioru ciepła, który może być spowodowany zbyt małym przepływem wody przez kocioł. Na taki stan ma wpływ zarówno zabrudzenie instalacji wszelkiego typu osadami, kamieniem kotłowym, ale także dobraniem zbyt małej średnicy rurociągów.

Średnica z kalkulatora

Dla każdej instalacji rurociągi należy dobrać indywidualnie. Służą do tego wszelkiego typu kalkulatory doborowe, jak również suwaki umożliwiające oszacowanie średnicy rurociągu na podstawie mocy znamionowej i różnicy temperatur pomiędzy zasilaniem i powrotem. Przyjmując, że kocioł będzie pracował na mocy znamionowej 19 kW na instalację grzejnikową, która pracuje na różnicy temperatur na poziomie 15°C pomiędzy temperaturą wody zasilającej a temperaturą wody zimnej, należy przyjąć z szablonu (patrz rysunek) średnicę rury miedzianej nie mniejszą niż 35 x 1,5.

Dzięki temu ciepło generowane przez urządzenie będzie mogło zostać odebrane i przekazane do odbiorników. W przypadku zastosowania rur o średnicach mniejszych istnieje ryzyko wystąpienia efektu taktowania kotła.

Oczywiście sytuacje, w których zapotrzebowanie na energię cieplną jest równe znamionowej mocy cieplnej kotła, dotyczą bardzo niskich temperatur zewnętrznych na poziomie -20°C, natomiast dobierając urządzenie, należy pamiętać, że takie sytuacje mogą wystąpić i należy to uwzględnić podczas doboru urządzenia do danego budynku.

Z uwagi na szeroki zakres modulacji kotła, tym samym dopasowanie się mocy kotła do aktualnego zapotrzebowania na ciepło dla budynku, możemy ograniczyć ilość tzw. startów palnika, które powodują zwiększenie ilości pobieranego gazu (ilość gazu startowego) oraz szybsze zużycie elementów eksploatacyjnych palnika. W związku z tym instalacja powinna być tak skonfigurowana, aby kocioł po uruchomieniu pracował jak najdłużej na obciążeniu częściowym. Dzięki temu eksploatacja kotła i instalacji będzie ekonomiczna, przy maksymalnej efektywności. Oczywiście należy pamiętać o wykonaniu przez wykwalifikowanego serwisanta corocznego przeglądu technicznego kotła, podczas którego serwisant sprawdzi wszystkie elementy kotła, dokona czyszczenia i regulacji palnika, aby przez kolejny sezon grzewczy urządzenie pracowało bezawaryjnie.

Jakub Pawłowicz

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