Do podjęcia tego tematu sprowokował mnie list jednej z osób, która na stronach internetowych szukała pomocy w rozwiązaniu swoich kłopotów, będących następstwem nieprawidłowej eksploatacji kotła. Autor listu użytkował kocioł opalany węglem, ale opisane przez niego problemy dotyczą każdego kotła opalanego paliwem stałym (peletami, drewnem czy słomą). Zarzucał sprzedawcy, że ten sprzedał mu felerny kocioł, z którego wypływa „smolista ciecz”. Chciał zareklamować urządzenie, żądając zwrotu pieniędzy, ale bez sukcesu, gdyż sprzedawca zapewniał, że kocioł w momencie sprzedaży działał poprawnie.
Wskazanie autorowi listu, dlaczego jego kocioł nie pracuje dobrze, wymaga dłuższego wyjaśnienia. Zacznijmy od powszechnie znanych (ale czy rzeczywiście?) pojęć związanych ze spalaniem paliwa w kotłach c.o. Aby w kotle otrzymać ciepło, potrzebne jest paliwo (gaz, olej, drewno, węgiel) i trochę powietrza, żeby mogło się ono spalić. Inną kwestią jest cyrkulacja wody w instalacji (przez kocioł także!), o której wiedza jest już trochę mniejsza. Co to ma wspólnego ze wspomnianym listem? Za chwilę okaże się, że bardzo dużo.
Każdy kocioł, bez względu na to, czym jest opalany, jest konstruowany (może lepiej: powinien być) przy określonych założeniach dotyczących rodzaju paliwa, mocy kotła i optymalnych warunków wymiany ciepła. Każde paliwo wymaga innej ilości potrzebnego do spalania powietrza. Upraszczając: zbyt mało powietrza to niepełne spalanie, zbyt dużo – spadek sprawności kotła. Obie sytuacje są nieprawidłowe. Ale spowodowanie, by ilość powietrza była optymalna, też nie jest proste.
W kotłach gazowych i olejowych przygotowuje się mieszankę z powietrzem, która jest następnie spalana. Jak jest to ważne, można dowiedzieć się od użytkownika np. kotła olejowego, w którym palnik miał źle ustawiony dopływ powietrza – wiele czasu zajmuje później oczyszczenie niewłaściwie eksploatowanego palnika i kotła. Ten sam problem występuje również w kotłach opalanych paliwem stałym. W urządzeniach bez wentylatora musi być zapewniony określony ciąg powietrza (podciśnienie wytworzone przez komin), aby spalanie miało miejsce i ilość tlenku węgla (oznaka złego spalania) nie przekraczała dopuszczalnych stężeń.
Wytworzone w trakcie spalania spaliny mają określoną temperaturę. Ciepło w nich zawarte przekazywane jest przez powierzchnię komory spalania do wody, która krąży w płaszczu wodnym kotła. Jest to bardzo ważny proces i od jego przebiegu zależy, czy pewne negatywne zjawiska wystąpią, czy nie. Ilość przekazywanego ciepła zależy od współczynnika przenikania i różnicy temperatur między spalinami a wodą w płaszczu kotła oraz powierzchnią wymiany ciepła. Już ustalenie współczynnika przenikania ciepła jest bardzo trudne, gdyż zależy z jednej strony m.in. od prędkości spalin, a z drugiej – od prędkości wody.
Spróbujmy ustalić, co się w kotle dzieje, gdy wymiana ciepła jest mała i gdy jest duża. Przy małej wymianie spaliny nie oddają całego swojego ciepła (a raczej części ciepła przewidzianego przez konstruktora kotła) i mają wyższą temperaturę od optymalnej. Gdy wymiana ciepła jest zbyt duża, mamy do czynienia ze zbyt niską temperaturą spalin i może wystąpić zjawisko wykraplania się pary wodnej na powierzchni kotła i w kominie. Jedno i drugie jest dla pracy kotła niekorzystne. Właśnie zbyt duża wymiana ciepła w kotle autora wspomnianego listu powodowała, że kondensacja pary i sadze na powierzchni kotła zbierały się w czarną maź wypływającą spod kotła.
A co się dzieje z kotłem, gdy przepływ wody przez niego nie jest optymalny, a więc inny, niż założył projektant? Woda przejmie tylko tyle ciepła, ile może wytworzyć spalane paliwo, ale jeżeli powierzchnia wymiany ciepła i szybkość jego przejmowania jest niedostateczna, to spaliny będą miały wyższą temperaturę i ciepło, zamiast być przekazywane do wody grzejnej, będzie tracone wraz ze spalinami.
Kolejnym elementem odgrywającym bardzo istotną rolę w wymianie ciepła jest prędkość wody grzejnej w kotle. Jeżeli jest zbyt mała, wymiana ciepła jest mniejsza od zakładanej. Zbyt duża prędkość, jak już wcześniej wspomniano, również nie jest pożądana. Co więc robić? Odpowiedź jest całkiem prosta: tak zaprojektować układ kocioł – instalacja, aby rozdzielić te dwa obiegi, których warunki pracy są najczęściej różne. Do dyspozycji mamy sprzęgło hydrauliczne lub zawór mieszający, który zapewni kotłowi optymalny przepływ, a jednocześnie zaopatrzy instalację centralnego ogrzewania w odpowiednią ilość ciepła.
Sprzęgło hydrauliczne (tzw. wajcha) wymaga dwóch pomp obiegowych (obieg kotła i obieg przez grzejniki), gdy przy zaworach mieszających bardzo często można osiągnąć stan równowagi między obydwoma obiegami, stosując tylko jedną pompę. Przykładem takich modułów są np. „regumaty” (rys. 1). Producenci kotłów lub osprzętu oferują kompletne rozwiązania z zastosowaniem sprzęgła hydraulicznego lub zaworów mieszających.
Po zakupie kotła warto poświęcić trochę czasu na takie jego zainstalowanie, by zapewnić mu optymalne warunki pracy. A wtedy nikt nie będzie miał pretensji do sprzedawcy, że ten zaoferował wadliwy kocioł.
