Nowoczesne, kompaktowe, kotły z wbudowanym podgrzewaczem pojemnościowym


Chociaż wyraźnie nastała moda na kotły dwufunkcyjne z zasobnikiem warstwowym w jednej obudowie, producenci oferują też inne kompaktowe, porównywalne z nimi urządzenia. Czy są one lepsze?

Największą zaletą kotłów z zasobnikiem warstwowym jest szybka gotowość do dostarczania ciepłej wody w ilości porównywalnej z tą, jaką zapewnia typowy zasobnik z wężownicą, ale o znacznie większej pojemności. Wynika z tego, że kotły z zasobnikiem warstwowym mogą być mniejsze od kotłów z podgrzewaczem pojemnościowym, oferując jednocześnie podobny komfort. Zwykle są przy tym nieco tańsze. Żeby nie było zbyt pięknie, mają także wady. Największa to szybko zarastający kamieniem płytowy wymiennik ciepła.
Dla tych, którzy obawiają się problemów z wymiennikiem płytowym, producenci mają inne rozwiązanie – kocioł zintegrowany z podgrzewaczem pojemnościowym, czyli zbiornikiem z wężownicą w środku. Kompaktowy, o porównywalnych wymiarach i podobnym wyglądzie.
Konstrukcja takich urządzeń nie różni się od zestawów złożonych z kotła jednofunkcyjnego i osobnego podgrzewacza, tyle tylko że w tym wypadku oba urządzenia wraz z pompami i armaturą znajdują się we wspólnej obudowie. Dzięki temu zajmują mniej miejsca, wyglądają ładniej i znacznie łatwiej je zainstalować, bo odpada konieczność hydraulicznego i elektrycznego łączenia kotła z podgrzewaczem.

Ciepła woda inaczej

Kotły z wbudowanym podgrzewaczem pojemnościowym różnią się od tych z zasobnikiem warstwowym głównie sposobem podgrzewania wody. W jednym są trochę gorsze – przygotowanie wody trwa dłużej, więc po opróżnieniu całego zbiornika trzeba też dłużej czekać, aż gorąca woda będzie ponownie dostępna. Są jednak lepsze w czym innym – zainstalowany w podgrzewaczu spiralno-rurowy wymiennik ciepła lepiej znosi kontakt z twardą wodą.
Do podgrzewania wody użytkowej w kotłach dwufunkcyjnych z wbudowanym zasobnikiem warstwowym zwykle służy wymiennik płytowy, który tworzą liczne kanaliki o małym przekroju. Przepływająca przez nie woda ma wysoką temperaturę (około 80°C), a to sprzyja intensywnemu osadzaniu się kamienia na ściankach wymiennika. W rezultacie stosunkowo szybko następuje zatkanie wąskich kanalików i zablokowanie przepływu wody. Gdy woda jest twarda (jej litr zawiera więcej niż 140 mg CaCO3), lepiej nie stosować podgrzewacza przepływowego.
W takich warunkach zasobnik z wężownicą będzie mniej kłopotliwy, bo kamień nie uniemożliwia jego działania, a wężownicę można stosunkowo łatwo oczyścić.
Warto to robić, bo kamień tworzy warstwę izolującą utrudniającą wymianę ciepła pomiędzy wodą grzewczą a użytkową zgromadzoną w zasobniku. Z tego powodu po kilkumiesięcznym użytkowaniu podgrzewacza spada jego wydajność i wydłuża się czas przygotowywania ciepłej wody.
Kamień odkłada się wolniej, gdy temperatura wody nie przekracza 54°C, dlatego lepiej ustawić regulator na niższą wartość. Będzie to korzystne także ze względu na to, że duże zmiany temperatury powodują znaczne rozszerzanie się i kurczenie materiału, z którego jest wykonany zbiornik, a w konsekwencji do pękania warstwy emalii, która pokrywa jego wewnętrzną powierzchnię, i zmniejszenia stopnia ochrony zbiornika przed korozją.
Dodatkowym zabezpieczeniem antykorozyjnym zbiorników jest zwykle anoda, czyli wsunięty do zbiornika pręt chroniący przed korozją elektrochemiczną.
Problemów z pękającą emalią nie ma w przypadku zbiorników ze stali szlachetnej. Niestety, są one droższe od emaliowanych.

Do dużego domu

Zastosowanie podgrzewacza pojemnościowego daje możliwość wyposażenia instalacji ciepłej wody w układ cyrkulacji. To zaleta w stosunku do kotłów z zasobnikiem warstwowym. W ich przypadku stosowanie cyrkulacji często nie jest zalecane. Powodem jest wrażliwość wymienników płytowych na osady wytrącające się z gorącej wody.
Instalację cyrkulacyjną wykonuje się po to, aby skrócić czas oczekiwania na ciepłą wodę w miejscach znacznie oddalonych od zasobnika. Dzięki niej w całej instalacji jest utrzymywana wysoka temperatura wody, ale aby było to możliwe, musi być ona okresowo podgrzewana – także wtedy, gdy nikt z niej nie korzysta. Z tego względu musi też krążyć (cyrkulować) w rurach, przepływając także przez podgrzewacz. W rezultacie płytowy wymiennik ciepła kotła dwufunkcyjnego pracuje częściej i zarasta kamieniem szybciej niż w instalacjach pozbawionych cyrkulacji. Dlatego do dużego domu ze znacznie oddalonymi od siebie łazienkami lepiej wybrać kocioł z podgrzewaczem pojemnościowym. Będzie on bez problemu współpracował z instalacją cyrkulacyjną i nie będzie trzeba długo czekać na ciepłą wodę w kranie.

Mały zbiornik – duża wężownica

Aby przyspieszyć przygotowywanie ciepłej wody w podgrzewaczu pojemnościowym (zwłaszcza o niewielkiej pojemności), producenci stosują szczególnie długie wężownice, nawet z podwójnym uzwojeniem. Taka wężownica jest poprowadzona przez całą wysokość zbiornika, więc woda jest podgrzewana od razu praktycznie w całej jego objętości. Dzięki temu czas podgrzewania jest krótszy niż w zwykłym podgrzewaczu, w którym wężownica składająca się z kilku zwojów znajduje się tylko w dolnej części zbiornika.
Rozwiązanie takie ma szczególne znaczenie w przypadku zasobnika o pojemności zaledwie kilkudziesięciu litrów, gdyż przy dłuższym poborze wody musi być ona podgrzewana na bieżąco, tak jak w podgrzewaczu przepływowym.

Jaka wydajność wody?

Wybierając kocioł z zasobnikiem, trzeba przede wszystkim zwrócić uwagę na to, jaką wydajność ciepłej wody jest on w stanie zapewnić.
Niestety, informacje na ten temat, znajdujące się w danych technicznych kotła, nie zawsze są precyzyjne. Ważne jest bowiem, czy producent podaje w nich wydajność początkową, możliwą do osiągnięcia, kiedy zasobnik jest w całości wypełniony gorącą wodą, czy też wydajność ciągłą, niezależną od tego, jak długo korzystaliśmy z ciepłej wody, a więc także od tego, ile jej pozostało w zasobniku. Ta pierwsza jest oczywiście znacznie większa od drugiej, więc nie można ich ze sobą porównywać. Wydajność zależy także od różnicy temperatury (Δt) wody ogrzanej (zwykle korzysta się z wody o temperaturze 40°C) i zimnej (woda ze studni lub wodociągu ma około 10°C).
Im jest ona mniejsza, tym większą wydajność będzie miał kocioł. Ponieważ producenci podają wydajności kotłów dla różnych wartości różnicy temperatury, nie zawsze można łatwo stwierdzić, który kocioł ma większą wydajność. Warto pamiętać o tym, że wydajność w takich samych warunkach jest tym większa, im większe są moc kotła i pojemność zasobnika.
Kotły żeliwne, które stanowią większość kotłów stojących, najczęściej (choć nie zawsze) są wyposażone w palnik jednostopniowy pracujący zawsze z taką samą mocą, niezależnie od obciążenia cieplnego. Wprawdzie są dzięki temu tańsze, ale po to, by mogły pracować efektywnie, do regulacji temperatury wody w instalacji trzeba wykonać układ mieszający ze sterowanym automatycznie zaworem, a to znacząco podwyższa jej koszt. Pod tym wzlędem lepsze są kotły z palnikami z modulacją mocy. Kotły żeliwne są za to zdecydowanie trwalsze od nowoczesnych kotłów stalowych i z tego powodu przez wielu instalatorów uważane za ekskluzywne.
Gdy zależy nam na jak najmniejszym zużyciu paliwa, a jednocześnie nie zniechęca nas wyższa cena zakupu, powinniśmy wybrać kocioł kondensacyjny. Dzięki nowoczesnej konstrukcji umożliwiającej wykorzystanie ciepła powstającego w wyniku skraplania się pary wodnej zawartej w spalinach kotły tego typu zużywają przynajmniej o kilkanaście procent mniej paliwa od konwencjonalnych.

O kotłach z zasobnikami warstwowymi pisaliśmy w artykule Duży komfort w małym domu. Kotły dwufunkcyjne z zasobnikiem warstwowym, Murator 4/2006, s. 174.

Kocioł i kolektory

Podgrzewacze pojemnościowe, także wbudowane w kocioł, mogą być przystosowane do współpracy z kolektorami słonecznymi. W tym celu muszą mieć dwie wężownice. Jedną będzie przepływać gorąca woda z kotła, drugą płyn podgrzany w kolektorach. Kocioł z zasobnikiem przeznaczony do współpracy z instalacją solarną może być od razu wyposażony w układ sterujący pracą kolektorów. Przykładem kotłów są Hercules Condensing (Immergas) i Vitodens 343 (Viessmann).


Nietypowe konstrukcje: kocioł z akumulatorem

Ten kocioł ma bardzo rzadko spotykaną konstrukcję. Jego obudowa jest wykonana z polipropylenu i stanowi bezciśnieniowy zbiornik o pojemności 500 l. Wypełnia go woda, która nie ma kontaktu z wodą w instalacji grzewczej ani z wodą użytkową i służy jedynie do akumulowania ciepła. Dzięki temu, że jest jej dużo, w zbiorniku-akumulatorze jest magazynowana duża ilość ciepła. Jego grube ścianki są wypełnione pianką termoizolacyjną zapobiegającą stratom ciepła.
W kotle wykorzystano technikę kondensacyjną. Z pary wodnej wykraplającej się ze spalin po ich schłodzeniu uzyskuje się dodatkową ilość ciepła, zatem sprawność kotła w odniesieniu do wartości opałowej paliwa dochodzi do 110%. Kondensat (skroplona para wodna) jest odprowadzany do zbiornika, a dopiero z niego przez przelew do kanalizacji.
Zasadnicze elementy kotła – czyli palnik, wymiennik ciepła spaliny-woda oraz armatura wodna i gazowa – znajdują się w górnej części urządzenia będącej pokrywą zbiornika. W zbiorniku są dwie wężownice ze stali nierdzewnej. Jedna służy do ogrzewania wody wypełniającej zbiornik, drugą przepływa woda użytkowa, która ogrzewa się ciepłem zakumulowanym w zbiorniku.
Woda użytkowa jest więc podgrzewana przepływowo, ale nie w niewielkim wymienniku płytowym czy rurowym, tak jak w innych kotłach, tylko w całej objętości wężownicy. Zanurzona w gorącej wodzie wężownica o dość dużej pojemności jest cały czas ogrzewana, więc efekt jest podobny do tego, jaki uzyskuje się przy zastosowaniu niewielkiego zasobnika. Po odkręceniu kranu nie trzeba czekać, aż kocioł podgrzeje wodę – jest ona dostępna natychmiast.
Zaletą takiego rozwiązania w stosunku do klasycznego podgrzewacza pojemnościowego ma być szczególna odporność na odkładanie się osadów i rozwój bakterii w części wypełnionej wodą użytkową. Wynika to z równomiernego przepływu wody przez całą objętość wymiennika (wężownicy) i wyeliminowania obszarów gorzej ogrzewanych, a więc bardziej narażonych na rozwój drobnoustrojów. Kocioł Rotex może współpracować z kolektorami słonecznymi (wersja GasSolarUnit). One również mogą dostarczać ciepło do zbiornika i podgrzewać zgromadzoną w nim wodę. Za jej pośrednictwem ciepło z kolektorów jest wykorzystywane do podgrzewania wody użytkowej, ale także wspomaga pracę instalacji c.o.

Nietypowe konstrukcje: zbiornik w zbiorniku

Niektóre kotły mają oryginalną konstrukcję typu zbiornik w zbiorniku. Przez zewnętrzny zbiornik (płaszcz wodny kotła) przepływa woda z instalacji grzewczej. Wewnątrz płaszcza jest zanurzony drugi zbiornik – na wodę użytkową – o pierścieniowym, a dokładniej toroidalnym kształcie, wykonany ze stali nierdzewnej. Przez środek zbiornika przechodzą pionowe rury (tak zwane płomieniówki), którymi gorące spaliny przepływają z komory spalania do komina, ogrzewając wodę znajdującą się w płaszczu wodnym. Taka konstrukcja sprawia, że palnik kotła podgrzewa jednocześnie wodę w instalacji grzewczej oraz wodę użytkową.
Ważną zaletą tego rozwiązania jest szybsze podgrzewanie wody użytkowej, bo powierzchnia wymiany ciepła jest większa niż w podgrzewaczach z wężownicą. Specjalna mieszkowa konstrukcja wewnętrznego zbiornika jest tak pomyślana, żeby zminimalizować możliwość odkładania się w nim kamienia kotłowego.
Producent poleca te kotły zwłaszcza do instalacji, w których oprócz kotła gazowego lub olejowego pracuje także kominek z płaszczem wodnym lub kocioł na paliwa stałe. Woda ogrzewana w wymienniku płytowym, oddzielającym obiegi wody przez kocioł gazowy od obiegu przez kocioł na paliwa stałe, trafia do płaszcza wodnego kotła. Jego automatyka czuwa nad tym, aby palnik gazowy (lub olejowy) nie uruchamiał się, dopóki ciepło dostarczane jest przez kocioł na paliwa stałe. Płaszcz wodny wraz z wewnętrznym zbiornikiem na wodę użytkową pełnią w takim układzie funkcję zbiornika buforowego. Jego stosowanie jest zalecane w instalacjach z kotłami na paliwa stałe w celu stabilizacji temperatury wody i odbierania nadwyżek ciepła, gdy dochodzi do przegrzewu kotła.
Ciepło jest akumulowane w wodzie wypełniającej zbiornik i wykorzystywane, gdy wypali się paliwo w kotle.
Zaletą tego rozwiązania jest także oszczędność miejsca. Jedno urządzenie pełni bowiem jednocześnie dwie funkcje: kotła i podgrzewacza wody oraz zbiornika buforowego. Oznacza to także zmniejszenie liczby urządzeń w systemie, a więc prostszy montaż i większą niezawodność.

Popularne posty z tego bloga

Drewniany balkon

Niemcy. Własny dom w Unii

Jak zrobić .Czapka kominowa.