Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Technika kondensacyjna. Korzyści płynące z zastosowania kotłów kondensacyjnych (cz. 1.)

Kotły kondensacyjne znane są w Europie od lat 70. W Polsce już na przełomie lat 70. i 80. opracowano koncepcję budowy tych kotłów, jednak na większą skalę zaczęto je stosować dopiero pod koniec lat 90. Spowodowane to było przede wszystkim wysoką ceną ówczesnych urządzeń, ale także nieufnością inwestorów i instalatorów wobec nowej technologii. Przeszkodą było również stosowanie prawie wyłącznie ogrzewania grzejnikowego oraz powszechne przekonanie, że kocioł kondensacyjny może współpracować tylko z instalacją podłogową. Dziś zastosowanie kotłów kondensacyjnych staje się standardem, jednak w dalszym ciągu funkcjonuje wiele sprzecznych opinii na ich temat. W cyklu artykułów omówione zostaną cechy techniki kondensacyjnej.

Opis procesu spalania

Obecnie na rynku dostępne są zarówno kotły kondensacyjne gazowe, jak i olejowe. Jednak ze względu na znaczne różnice w kosztach eksploatacji dominują kotły gazowe. W większości są one zasilane gazem ziemnym lub płynnym (propanem). Gaz ziemny E (dawniej GZ 50) zawiera ponad 97,36% metanu CH4 (zgodnie z informacją Mazowieckiej Spółki Gazowniczej). Pozostałe składniki oraz parametry gazu ujęto w tabeli 1.


Tabela 1. Składniki i parametry gazu ziemnego E (na podstawie
informacji Mazowieckiej Spółki Gazowniczej, maj 2009 r.)


Reakcja spalania głównego składnika gazu ma postać:
CH4 + 2O2 →CO2 + 2H2O

Właściwości gazu płynnego (propanu) stosowanego do zasilania kotłów kondensacyjnych podano w tabeli 2.


Tabela 2. Właściwości gazu płynnego – propanu (dane Orlen Gazu)


Reakcja spalania propanu jest następująca:
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

W wyniku spalania gazu wydzielają się dwutlenek węgla oraz para wodna i energia. W tradycyjnym kotle niekondensacyjnym wykorzystywana jest wyłącznie ta energia, nazywana też energią jawną (ciepłem jawnym). Zostaje ona częściowo przekazana wodzie w instalacji grzewczej, ale inną jej część marnujemy poprzez straty do otoczenia, straty kominowe i niezupełne spalanie. Niewykorzystane jest natomiast tak zwane ciepło utajone zawarte w parze wodnej uchodzącej w strumieniu spalin do otoczenia.

Kotły kondensacyjne są bardziej efektywne. Cechują je o wiele niższe straty energii z uwagi na zastosowanie bardziej rozbudowanego wymiennika ciepła, czego wynikiem jest niższa temperatura spalin. Dodatkowo dzięki wymuszeniu przepływu spalin i powietrza przez wentylator oraz zastosowaniu wentylatora o zmiennej prędkości w kotle kondensacyjnym uzyskujemy niższy współczynnik nadmiaru powietrza λ, który osiąga wartość na poziomie 1,2–1,25 w porównaniu do 1,8–2,0 przy kotle atmosferycznym. Dzięki temu strata kominowa ulega znacznemu zmniejszeniu.

Podczas pracy kotła kondensacyjnego oprócz mniejszych strat uzyskujemy również, jak sama nazwa sugeruje, efekt kondensacji pary wodnej zawartej w spalinach. W zależności od aktualnych parametrów część lub całość pary uchodzącej w tradycyjnym kotle do komina może w tym przypadku zostać wykorzystana. Schładzając ją, uzyskujemy dodatkową energię, nazywaną energią utajoną lub ciepłem utajonym.


Rys. 1. Zależność temperatury punktu rosy od współczynnika nadmiaru powietrza (rys. Vaillant)


Wspomnieć należy o dziwnej z punktu widzenia praw fizyki formie podawania sprawności kotła kondensacyjnego. Wynika ona z przyjętego w przeszłości założenia, że kocioł, wykonany wówczas przeważnie z miedzi lub żeliwa, nie może wykorzystać ciepła utajonego pary wodnej.

Brak odporności materiału wymiennika na kwaśny kondensat powstający z pary wodnej i pozostałych produktów spalania sprawiał, że doprowadzenie do kondensacji było efektem wręcz niepożądanym. Nic więc dziwnego, że dla uproszczenia obliczeń uznano, że ciepło jawne (bez ciepła pary wodnej) stanowi 100% energii zawartej w paliwie i do tej wartości odnoszono ilość energii odebranej przez wymiennik kotła,by określić jego sprawność.

Przez dziesięciolecia podejście takie wydawało się prawidłowe. Dopiero gdy na większą skalę zaczęto stosować kotły kondensacyjne, pojawił się problem. Kocioł ten bowiem nie dość że odbiera od spalin prawie całe ciepło jawne, to jeszcze dodatkowo wykorzystuje część ciepła utajonego pary wodnej. Okazuje się więc, że korzystając z dotychczasowego wzoru do określania sprawności, do 100% musimy dodać jeszcze dodatkowe kilka procent wynikające z kondensacji. Łącznie otrzymujemy więc „nienaturalną” wartość powyżej 100%, co często budzi zdziwienie osób zapoznających się z parametrami danego urządzenia.

W wielu krajach stosuje się inną definicję sprawności, według której za energię zawartą w paliwie uznaje się sumę ciepła jawnego i ciepła utajonego zawartego w spalinach. Zatem odniesiona do tej wartości sprawność kotła nie może przekroczyć 100%. Przyjęta w naszym kraju (i wielu innych) definicja jest z punktu widzenia fizyki sztuczna, ale skutecznie ułatwia porównanie kotła kondensacyjnego z pozostałymi konstrukcjami.

   13.11.2009

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Czy już znasz, idealne narzędzie dla projektantów sieci wod - kan » Co sprawi, że rozwiążesz problemy pomiarowe wentylacji »
aplkacja wod-kan pomiar termowizyjny
czytam więcej » spróbuj już dziś »

 


Klimatyzacja bez przeciągów - jak to możliwe »

 klimatyzator

 



Na czym polega renowacja kanalizacji bez kucia ścian » Jakich zabezpieczeń wentylacyjnych potrzebujesz »
renowacja kanalizacji
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy klimatyzacja jest zdrowa »

wentylacja

 



Poznaj zalety pomp nowej generacji » 5 powodów, dla których warto zainwestować w pompę ciepła »
pompy woda powietrze pompy ciepła
czytam więcej » czytam więcej »

 


Polecamy sprawdzone metody na pomiar spalin w zamkniętym pomieszczeniu »

pomiar spalin

 



Jakie produkty pomogą ci w walce o czyste powietrze » Serwis pompy ciepła bez problemów - jak to zrobić »
program czyste powietrze serwis pompy ciepła
czytam więcej » czytam więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - WT 2021 dla budynków wielorodzinnych
  • - Klimakonwektory, belki i sufity chłodzące
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl