Jaki kocioł kondensacyjny kupić?


Są znacznie droższe od zwykłych kotłów, ale zużywają mniej paliwa. Z czego to wynika i czy są warte swojej ceny?
 .Tradycyjne niekondensacyjne kotły nie wykorzystują całej energii zawartej w spalanym w nich paliwie. Część, zwana ciepłem utajonym, ulatuje z parą wodną wraz ze spalinami. Aby do ogrzewania wody w kotle zostało wykorzystane także ciepło utajone, para wodna zawarta w spalinach musi się skroplić, bo w tym procesie jest uwalniana energia. Skroplenie (kondensacja) pary wodnej nastąpi wtedy, gdy spaliny zostaną schłodzone do odpowiednio niskiej temperatury.

Dlaczego nie wszystkie kondensują

Kotły tradycyjne są skonstruowane w taki sposób, aby podczas ich pracy nie dochodziło do kondensacji. Temperatura spalin jest celowo utrzymywana na wysokim poziomie. To oczywiście powoduje straty energii, bowiem część ciepła ze spalin ulatuje przez komin, zamiast ogrzewać wodę. Dlaczego tak się marnuje energię? Odpowiedź jest prosta. Skropliny powstające w wyniku kondensacji są agresywne i bardzo szybko spowodowałyby korozję elementów kotła i komina. Wykonanie tych elementów z materiałów odpornych na niszczące działanie kondensatu było dotąd kosztowne. Z rachunku ekonomicznego wynikało, że lepiej stracić tę część energii, niż inwestować w drogą technologię. Lepiej dla producentów, bo łatwiej im sprzedać tańszy produkt. Niekoniecznie lepiej dla użytkowników kotłów, bo muszą więcej płacić za coraz droższe paliwo. Źle dla środowiska, bo do wyprodukowania niezbędnej porcji energii zużywa się więcej nieodnawialnych paliw i emitowanych jest przy tym więcej zanieczyszczeń.

Sprawność większa niż 100%?

Sprawność kotłów w Europie jest odnoszona do wielkości zwanej wartością opałową paliwa, a nie do całkowitej ilości energii powstającej przy spalaniu paliwa, zwanej ciepłem spalania. Wartość opałowa jest mniejsza od ciepła spalania o ciepło skraplania pary wodnej, czyli tak zwane ciepło utajone. Dlatego w danych technicznych kotłów kondensacyjnych (wykorzystujących również ciepło utajone) sprzedawanych w Europie pojawia się sprawność większa niż 100%, co oczywiście nie oznacza, że mamy do czynienia z perpetuum mobile. W USA ujawniona w danych technicznych sprawność tego samego kotła byłaby mniejsza niż 100%, ponieważ tam odnosi się ją do ciepła spalania, co wydaje się logiczne.
Aby uniknąć nieporozumień, również w Europie zaczęto się zastanawiać nad zmianą sposobu obliczania sprawności. W Holandii, gdzie technika kondensacyjna jest najpopularniejsza (kotłów niekondensacyjnych już się tam właściwie nie instaluje), taka zmiana już nastąpiła i w informacjach o sprzedawanych tam kotłach nie pojawia się sprawność większa niż 100%.

Kiedy kocioł kondensuje

Kotły kondensacyjne różnią się od niekondensacyjnych materiałem, z którego muszą być wykonane, aby nie zniszczyły ich kwaśne skropliny. To istotna różnica, ale nie najważniejsza. Najważniejszy jest wysoko wydajny wymiennik ciepła. Spaliny są w nim schładzane do temperatury, w której wykrapla się z nich para wodna. Graniczna wartość temperatury jest nazywana punktem rosy. W praktyce wynosi ona około 56°C – w przypadku spalin z kotłów zasilanych gazem ziemnym, około 52°C – w przypadku spalin z kotłów na gaz płynny, około 47°C – w przypadku spalin z kotłów olejowych.
Spaliny są schładzane przez wodę wracającą z instalacji do kotła, więc jej temperatura musi być odpowiednio niska. Z tego powodu parametry wody grzewczej w instalacji c.o. zasilanej przez kocioł kondensacyjny są niższe niż w instalacji z kotłem tradycyjnym. Ma to wpływ na całą instalację: wielkość grzejników, średnice rur i armatury, parametry pompy obiegowej. Rodzaj kotła powinno się więc wybierać, zanim zaprojektuje się instalację.

Kondensacja w kotłach olejowych

Technika kondensacyjna w kotłach gazowych jest stosowana od lat, natomiast produkcja olejowych kotłów kondensacyjnych rozpoczęła się dopiero niedawno. To dlatego, że różnica sprawności kotłów olejowych kondensacyjnych i niekondensacyjnych (około 10%) jest mniejsza niż w przypadku kotłów gazowych (około 15%), a zatem mniejszy jest zysk z ich stosowania.
Powodem problemów ze skonstruowaniem kondensacyjnego kotła olejowego jest niższa temperatura punktu rosy spalin olejowych oraz trudność ze zbudowaniem palnika, który spalałby olej, nie wytwarzając sadzy. Niezbędne do tego jest dokładne wymieszanie paliwa z powietrzem. O ile gaz z powietrzem łatwo wymieszać, o tyle olej – ze względu na stan skupienia (ciecz) – nie. Powstaje niedoskonała mieszanina, a po jej spaleniu – spaliny zawierające sadzę, która spływając ze skroplinami, zanieczyszcza wymiennik ciepła i obniża jego efektywność.
Poważnym problemem jest też obecność siarki w oleju opałowym. Powo-duje ona powstanie w skroplinach silniejszego kwasu niż w przypadku kotłów gazowych. W związku z tym do budowy kotła olejowego trzeba użyć droższych materiałów, a skropliny przed odprowadzeniem do kanalizacji zneutralizować. W końcu jednak konstruktorzy uporali się z tymi problemami i w tej chwili można już kupić w rozsądnej cenie kocioł olejowy z wbudowanym urządzeniem do kondensacji spalin, ich odsiarczania i neutralizacji skroplin.

Korzyści z kondensacji

Wprawdzie kotły kondensacyjne mają tak duży zakres regulacji, że mogą ogrzewać wodę w instalacji c.o. do 85°C (tak jak niekondensacyjne), jednak najwyższą sprawność uzyskują, gdy temperatura ta jest niższa. Praktycznie wszystkie kotły przeznaczone do instalacji w domach jednorodzinnych mają palniki z modulacją mocy, czyli dostosowujące ją do bieżącego zapotrzebowania. Kotły niekondensacyjne, kiedy nie są w pełni obciążone i jest wykorzystywana tylko część ich mocy, pracują z mniejszą sprawnością. Kupując zwykły kocioł, trzeba więc wybrać między urządzeniem o mniejszej mocy, które pracuje ekonomicznie, lecz może nie nadążać z produkcją ciepłej wody do mycia, a przewymiarowanym, które zapewni komfort korzystania z c.w.u., ale będzie zużywało więcej paliwa, pracując z niższą sprawnością na potrzeby c.o.
Kotły kondensacyjne przy niewielkim obciążeniu mają najwyższą sprawność. Nie trzeba się obawiać zakupu kotła o mocy większej od zapotrzebowania na ciepło do c.o. W kotłach kondensacyjnych wyposażonych w regulację pogodową praca z niepełnym obciążeniem oznacza niższą temperaturę wody w instalacji, a więc skuteczniejsze schłodzenie spalin i intensywną kondensację oraz mniejsze straty ciepła przez obudowę kotła.

Do jakich instalacji?

Największą część energii zawartej w paliwie daje się wykorzystać, gdy kocioł pracuje przy pełnej kondensacji, to znaczy gdy temperatura powierzchni wymiennika nie przekracza punktu rosy (temperatury, w której ze spalin samoistnie wykrapla się para wodna). Dla spalin powstałych ze spalania gazu ziemnego temperatura punktu rosy wynosi około 56°C. Aby temperatura powierzchni wymiennika była niższa od tej wartości, odpowiednio niska musi być temperatura wody w instalacji. Dlatego często słyszy się, że jedynym rodzajem ogrzewania, które może być wykorzystywane do współpracy z kotłem kondensacyjnym, jest ogrzewanie podłogowe, ponieważ:
- temperatura wody zasilającej i powrotnej w ogrzewaniu podłogowym jest wtedy zawsze poniżej granicy wykraplania pary wodnej (56°C),
- instalacja ma dużą pojemność wodną, co gwarantuje długie cykle pracy palnika z mocą minimalną, co w konsekwencji prowadzi do wydłużonej pracy w cyklu „mokrym”, to znaczy z kondensacją (przy małej pojemności wodnej instalacji palnik po włączeniu szybko podgrzewa wodę i wyłącza się).
W praktyce jednak często kocioł kondensacyjny wybierany jest do współpracy z instalacją grzejnikową. Czy warto wtedy projektować instalację o niższych parametrach? Jest to równoznaczne z koniecznością zakupu znacznie większych grzejników. Wprawdzie wtedy kondensacja w kotle będzie zachodzić przez cały sezon grzewczy, ale czy zysk z wyższej sprawności kotła zrekompensuje większy koszt inwestycji? W naszym klimacie, przy dzisiejszych cenach okazuje się, że nie. W instalacjach, w których obliczeniowa temperatura zasilania nie przekracza 75°C (a takie projektuje się dzisiaj do współpracy z nowoczesnymi kotłami niekondensacyjnymi), kondensacja będzie zachodzić przez ponad 90% okresu grzewczego, bo automatyka kotła będzie utrzymywać w instalacji odpowiednio niską temperaturę. Nie trzeba obawiać się niedogrzania pomieszczeń, bo instalacje projektuje się tak, aby zapewniły w domu temperaturę +20°C podczas dwudziestostopniowych mrozów.
W praktyce temperatura zewnętrzna bardzo rzadko spada poniżej –10°C, więc temperatura wody w grzejnikach może być znacznie niższa od obliczeniowej.
Także instalacje wykonane w starej technologii, po starannym wypłukaniu lub zastosowaniu wymiennika pośredniego, przy swojej znacznej pojemności wodnej oraz powszechnie spotykanym przewymiarowaniu (zwłaszcza po termomodernizacji budynku) mogą współpracować z kotłami kondensacyjnymi.
W czasie kilkunastostopniowych mrozów kocioł kondensacyjny może zasilać instalację wodą o temperaturze tak samo wysokiej jak kocioł niekondensacyjny. W tym czasie nie będzie kondensował, więc jego sprawność będzie mniejsza, ale sprawność średnioroczna i tak pozostanie o kilkanaście procent większa od sprawności kotła niekondensacyjnego.


Jaki komin

Z powodu niskiej temperatury spalin z kotłów kondensacyjnych w kominie nie powstaje naturalny ciąg. Dlatego wszystkie kotły kondensacyjne mają zawsze zamkniętą komorę spalania i są wyposażone w wentylator zasysający powietrze niezbędne do spalania i jednocześnie wypychający spaliny przez dołączany do kotła przewód spalinowy. Jeśli moc takiego kotła nie przekracza 21 kW, to w domu jednorodzinnym przewód ten może być wystawiony na zewnątrz przez ścianę. W przypadku kotłów o większej mocy trzeba go wyprowadzić nad dach.
Kotły z zamkniętą komorą spalania wyposaża się na ogół w specjalne koncentryczne przewody powietrzno-spalinowe, którymi jednocześnie doprowadza się powietrze i odprowadza spaliny.
Ze względu na skropliny pojawiające się także w przewodach spalinowych materiał, z jakiego się je wykonuje, musi być odporny na agresywne kwasy. Gdyby podłączyć kocioł kondensacyjny do murowanego komina, szybko uległby on zniszczeniu. Dlatego trzeba go wyposażyć we wkład ze stali kwasoodpornej.
Czasem do odprowadzania spalin z kotłów kondensacyjnych oferuje się przewody z tworzywa sztucznego. Są one całkowicie odporne na działanie agresywnych substancji chemicznych, ale ulegają zniszczeniu pod wpływem wysokiej temperatury. Wprawdzie spaliny z kotłów kondensacyjnych mają temperaturę niższą niż 60°C, jednak – jak twierdzą kominiarze – zdarzały się przypadki pożarów, których przyczyną był plastikowy przewód spalinowy.

Wymiennik stalowy czy aluminiowy?

Cena nie powinna być jedynym argumentem przy wyborze kotła. Warto zwrócić uwagę, z czego jest wykonany jego bardzo ważny element – wymiennik ciepła spaliny-woda. O ile wymienniki ze stali nierdzewnej gwarantują długotrwałe bezawaryjne użytkowanie kotła, o tyle w przypadku wymienników aluminiowych pokrytych ochronną warstwą krzemu mogą się pojawić problemy. Jest bowiem ryzyko mechanicznego uszkodzenia krzemowej powłoki ochronnej podczas produkcji wymiennika lub corocznych przeglądów konserwacyjnych. Wtedy w wyniku bezpośredniego kontaktu aluminium z agresywnym kondensatem może łatwo dojść do uszkodzenia wymiennika.


Za co dopłacamy?

Kocioł kondensacyjny jest droższy od niekondensacyjnego. Na czym polega jego wyższość? Wszystko sprowadza się do niższego o kilkanaście procent zużycia paliwa, przy czym największą różnicę odczuwa się w domu o niewielkim zapotrzebowaniu na ciepło, w którym kocioł tradycyjny pracowałby nieekonomicznie. Zastanawiając się nad wyborem kotła, oprócz rachunku ekonomicznego warto wziąć pod uwagę korzyści dla środowiska wynikające z mniejszego zużycia paliwa przez nowoczesny kocioł kondensacyjny.

JAK POZNAĆ, KTÓRY LEPSZY

Aby dało się porównać zużycie paliwa przez różne kotły, stworzono pojęcie sprawności normatywnej. Jest to średnia ważona z pomiarów sprawności kotła przy pięciu różnych wartościach obciążenia cieplnego. Szczegóły są opisane w niemieckiej normie, a wartości obciążenia i zasady obliczania średniej są ustalone tak, aby jak najlepiej oddać rzeczywiste warunki klimatyczne. W praktyce rzeczywista średnioroczna sprawność kotła w zależności od panujących w danym kraju warunków klimatycznych może być niższa od podawanej przez producentów sprawności normatywnej.

ILE MOŻNA WYCISNĄĆ Z KOTŁA
Teoretycznie możliwa do osiągnięcia sprawność kotła (liczona na sposób europejski) wynosi 111% (gaz ziemny), 109% (propan) i 106% (olej opałowy). W praktyce nie da się uniknąć pewnych strat energii, które wynoszą na ogół 2-4%. O tyle mniejsza jest rzeczywista sprawność obecnie produkowanych kotłów kondensacyjnych. Porównując parametry różnych urządzeń, należy zwrócić uwagę na to, dla jakich warunków są one podane. Najbliższa rzeczywistej jest sprawność normatywna, odniesiona do całego sezonu grzewczego. Często jednak w danych technicznych pojawia się również sprawność podczas pracy z mocą nominalną bądź przy parametrach wody grzewczej 40/30°C. Porównywanie tych wielkości oczywiście nie ma sensu.


Sprawność kotła to stosunek ilości ciepła przekazanego wodzie do ilości ciepła wytwarzanego w procesie spalania. Zanim pojawiły się kotły kondensacyjne, w ilości ciepła wytwarzanego uwzględniano jedynie wartość opałową paliwa, a nie uwzględniano ciepła skraplania pary wodnej, które stanowi około 11% całego wytworzonego ciepła. Po dodaniu owych 11% możliwe jest uzyskiwanie sprawności przekraczającej 100%.

Dawniej dwa osobne wymienniki...

Pierwsze kotły kondensacyjne powstały przez dołączenie do tradycyjnego kotła dodatkowego wymiennika.


W wymienniku wtórnym jest odbierane ciepło wydzielające się podczas wykraplania się pary wodnej ze spalin. Dziś takie rozwiązanie jest jeszcze stosowane w kotłach dużej mocy. Można nawet dokupić do nich osobny wymiennik montowany między kotłem a kominem, który odzyskuje ciepło pozostałe w spalinach, zamieniając kocioł tradycyjny w kondensacyjny.

...dzisiaj jeden wysoko wydajny wymiennik

Zamiast dwóch osobnych wymienników w nowoczesnych kotłach kondensacyjnych instaluje się jeden wysoko wydajny wymiennik spaliny-woda, w którym spaliny schładzają się do temperatury punktu rosy.



Uwaga! Kotły kondensacyjne, pracując z maksymalną mocą (na przykład w czasie podgrzewania wody użytkowej), nie kondensują, ale i tak ich sprawność jest wtedy większa niż pracującego w tych samych warunkach kotła niekondensacyjnego. Jest to zasługa efektywniej działającego wymiennika, w którym następuje większe schłodzenie spalin.

TRADYCYJNY CZY KONDENSACYJNY? (Zbigniew Boczulak)

Wiele osób, wybierając kocioł do nowego lub remontowanego domu, staje przed takim dylematem.
Urządzenia kondensacyjne są droższe od zwykłych kotłów, więc przede wszystkim trzeba się zastanowić, czy warto płacić za nie więcej? Aby odpowiedzieć na to pytanie, przeprowadzimy uproszczone obliczenia. Do obliczeń przyjęto:
- sprawność kotła gazowego niekondensacyjnego: h1 = 90%;
- sprawność kotła kondensacyjnego: h2 = 103% (przy współpracy z instalacją grzejnikową 75/60°C);
- różnica sprawności rozpatrywanych urządzeń: 13%;
- roczne zużycie energii w domu jednorodzinnym wynosi około 120 kWh/m² na ogrzewanie pomieszczeń i około 3000 kWh na podgrzewanie wody użytkowej, zatem można szacować, że łączne zużycie wynosi:
– q = 15 000 kWh w domu o powierzchni 100 m²,
– q = 21 000 kWh w domu o powierzchni 150 m²,
– q = 33 000 kWh w domu o powierzchni 250 m².
Q = [q / (Hu x h1)] – [q / (Hu x h2)],
gdzie Hu to wartość opałowa gazu GZ 41,5.
Q1 = [15 000 / (8,83 x 0,9)] – [15 000 / (8,83 x 1,03)] = 239 m³;
Q2 = [21 000 / (8,83 x 0,9)] – [21 000 / (8,83 x 1,03)] = 334 m³;
Q3 = [33 000 / (8,83 x 0,9)] – [33 000 / (8,83 x 1,03)] = 525 m³.
Przy założeniu, że cena 1 m³ gazu ziemnego wynosi około 1,12 zł, w ciągu roku można zaoszczędzić 239 zł, jeśli ogrzewamy dom o powierzchni 100 m², 334 zł w domu o powierzchni 150 m² i 525 zł w domu o powierzchni 250 m². Zatem ze względu na ograniczenie rocznych kosztów ogrzewania wybór kotła kondensacyjnego z pewnością można uznać za przedsięwzięcie słuszne, zwłaszcza gdy ogrzewamy dom o dużym zapotrzebowaniu na ciepło.
Sprawność, jaką osiąga kocioł, zależy od mocy, którą dostarcza palnik. Kocioł dobiera się tak, aby nawet w największy mróz w domu było ciepło. Przez większą część sezonu grzewczego jest zatem wykorzystywana tylko część maksymalnej mocy kotła. Urządzenia starego typu charakteryzowały się tym, że współpracując z instalacją o obciążeniu cieplnym mniejszym od ich mocy maksymalnej, nie osiągały maksymalnej sprawności. We współczesnych kotłach niekondensacyjnych tę niedogodność ograniczono – wraz ze zmianami obciążenia cieplnego sprawność zmienia się tylko w niewielkim zakresie. Pod tym względem kotły kondensacyjne są jeszcze lepsze. Ich sprawność zdecydowanie rośnie, kiedy obciążenie maleje, a więc przez większą część okresu grzewczego pracują z wysoką sprawnością. Przy tym w każdej sytuacji jest ona co najmniej o kilka procent większa niż nowoczesnych kotłów niekondensacyjnych (patrz wykres).
Decydując się na przeprowadzenie termomodernizacji budynku, często zaczyna się od wymiany kotła na nowocześniejszy, pozostałe prace (wymianę okien, docieplenie ścian) odkładając na lepsze czasy. Jest to uzasadnione ekonomicznie, bo przy stosunkowo niewielkim nakładzie finansowym uzyskuje się znaczne oszczędności w kosztach ogrzewania, co wynika z różnicy między sprawnością starego i nowego urządzenia. Taka kolejność działań powoduje jednak problemy z dopasowaniem mocy kotła – przed dociepleniem domu powinna być większa niż po dociepleniu. W przypadku kotła niekondensacyjnego dobranego do zapotrzebowania na ciepło przed zakończeniem termomodernizacji jego moc stanie się zbyt duża, kiedy wszystkie prace zostaną zakończone. Wtedy oczywiście nie będzie pracował z największą sprawnością. W przypadku kotła kondensacyjnego taka sytuacja nie wystąpi. Wprost przeciwnie – po zmniejszeniu zapotrzebowania na ciepło jego średnioroczna sprawność wzrośnie. Z tego samego powodu różnica w sprawności (a więc i w zużyciu paliwa), między kotłem zwykłym i kondensacyjnym będzie najbardziej odczuwalna w niedużym, ciepłym domu.


Porównanie sprawności kotłów w zależności od stopnia wykorzystania mocy palnika

Jak widać na wykresie, sprawność kilkudziesięcioletnich kotłów gazowych jest zdecydowanie niższa niż współczesnych. Zmiana będzie najbardziej odczuwalna, kiedy stary kocioł (z lat 70. ubiegłego wieku lub starszy) wymienimy na nowy kondensacyjny. W czasie, gdy moc kotła jest wykorzystywana tylko w 20% (zdarza się to stosunkowo często, na przykład wiosną i jesienią), różnica sprawności wynosi ponad 25%. Nawet przy pracy z maksymalną mocą, gdy kondensacja nie występuje, różnica wynosi przynajmniej 8% na korzyść kotła kondensacyjnego. Różnica między współczesnym kotłem niekondensacyjnym a kondensacyjnym współpracującym z instalacją o parametrach 75/60°C jest nadal wyraźna (od 14 do 5%). Na wykresie widać, że kotły kondensacyjne pracują z większą sprawnością przy niewielkim obciążeniu, czyli w sytuacji występującej przez większą część sezonu grzewczego.


Więcej ciepła przy niższej temperaturze

W instalacji zaprojektowanej na niższe parametry kocioł będzie kondensował przez dłuższy czas, zatem zużyje mniej paliwa.

LEGENDAProducent: podajemy nazwę producenta i – w nawiasie – kraj produkcji
Moc: oznacza zakres modulacji mocy
Wymiary: podajemy w kolejności: wysokość x szerokość x głębokość lub wysokość x średnica
Podgrzewacz: podajemy nazwę, typ i pojemność podgrzewacza c.w.u.









Poznaj swoją przyszłość

Jedna z najlepszych wróżek w Polsce Wróżka Mira Elżbieta Sobczyk odpowiada na pytania na swoim Facebooku  lub przez e-mail. Problemy ze zdrowiem lub w sprawach "miłosnych" ? A może interesują Cię kwestie finansowe?  Sprawdź swoją przyszłość. Jej odpowiedzi pomogły już tysiącom ludzi w Polsce. Można się z nią skontaktować Jej profil na Facebooku lub http://twojawrozka24.pl
Podobne posty