Kondenzacijski kotel od običajnega najbolj razlikuje konstrukcijo gorilnika in toplotnega izmenjevalnika (foto BUDERUS)
Ogrevanje stanovanja je zahvaljujoč kondenzacijskim plinskim kotlom bolj ekonomično. Zaradi lažjega pridobivanja kondenzacijske toplote v plinskih kotlih prevladujejo kondenzacijski modeli na trgu. Čeprav so dražje od običajnih, jih postopoma izpodrivajo, ker porabijo manj goriva.
Gradnja in delovanje plinskih kondenzacijskih kotlov
Zahvaljujoč pridobivanju toplote iz pare so obratovalni stroški plinskih kondenzacijskih kotlov 10-20% nižji (do 50% v primerjavi z zelo starimi kotli), pa tudi količina onesnaževal, ki se izpuščajo v ozračje.
V članku predstavljamo, kako delujejo plinski kondenzacijski kotli in kako se razlikujejo od navadnih.
Nizka temperatura - pomemben dejavnik delovanja plinskega kotla
Da pride do kondenzacije, je treba izpušne pline, ki nastanejo pri zgorevanju goriva, ohladiti na tako imenovano temperaturo rosišča. Hladijo jih ogrevalni medij, ki kroži v centralnem ogrevalnem sistemu (voda), ki teče skozi toplotni izmenjevalec kotla. Zato temperatura tega faktorja ne sme presegati vrednosti, ki jo je mogoče prebrati iz grafa zraven. Da bi se skozi celotno delovanje plinskega kotla (za zemeljski plin) pojavila kondenzacija, temperatura vode, ki se med obratovanjem z največjo ogrevalno močjo vrača vanj, ne sme presegati 54 ° C.
Ni problem, ko kotel napaja sistem talnega ogrevanja, saj je vedno zasnovan tako, da je temperatura ogrevalnega medija razmeroma nizka - pod 55 ° C. Zato se kondenzacijski kotli najbolje uporabljajo za sodelovanje s talnim ogrevanjem.
V napravah s konvekcijskimi grelci se običajno uporabljajo višji parametri. Domneva se, da bo največja moč dosežena na primer pri dovodni in povratni temperaturi 80 oziroma 60 ° C. Zahvaljujoč temu se zahtevana ogrevalna moč pridobi z uporabo radiatorjev z razmeroma majhno površino (nižji parametri pomenijo potrebo po namestitvi večjih radiatorjev). Potem se kondenzacija v kotlu ne pojavi ves čas njegovega delovnega časa. Če pa parametri sistema radiatorjev niso previsoki (na primer 75/65 ° C), je možna latentna rekuperacija toplote za približno 95% časa delovanja kotla (bolj mila je zima, daljša kondenzacija je).
Seveda lahko namestitev oblikujete z radiatorji, tako da kondenzacija poteka tudi, ko kotel deluje z največjo močjo (ko je zunanja temperatura -20 ° C). Toda zaradi potrebe po uporabi radiatorjev z velikim območjem se to ne izplača vedno (zlasti kadar je veliko radiatorjev), ker so stroški vgradnje očitno višji.
Najpomembnejši elementi
Zakaj se pojav sproščanja toplote med kondenzacijo ne uporablja v vseh kotlih? Ker so z njo povezane tehnične težave, katerih rešitev je precej draga. In nakup dražje naprave je smiseln le, če znesek prihrankov, pridobljenih zahvaljujoč uporabljeni tehnologiji, nadomesti višjo ceno.
Razlike v konstrukciji navadnega plinskega kotla in kondenzacijskega kotla
Kaj je potrebno, da se v kotlu pojavi kondenz?
Najprej morajo biti vse komponente, ki so v stiku s kondenzatom, odporne proti koroziji. Reakcija vode z žveplom v dimnih plinih povzroči kislino, zato je kondenz, ki teče po stenah toplotnega izmenjevalnika kotla, kisel. Na srečo je v plinskem gorivu malo žvepla in zaščita pred kislim kondenzatom in njihova nevtralizacija pred izpustom v kanalizacijo ni tako draga kot pri ogrevalnih kotlih na ogrevanje, da ne omenjam tistih na trda goriva.
Toplotni izmenjevalci v kondenzacijskih kotlih morajo zagotoviti, da se izpušni plini, ki tečejo skozi njih, ohladijo, tako da njihova temperatura pade pod rosico. Torej imajo dovolj veliko površino in so izdelani iz aluminijeve zlitine in silicija, ki zelo dobro prenaša toploto in je tudi odporen proti koroziji. Drugi material za proizvodnjo izmenjevalcev je kislinsko odporno (avstenitno) jeklo, ki ga običajno imenujemo plemenito jeklo. Ima nižji koeficient prenosa toplote kot aluminijeva in silicijeva zlitina, a ker imajo toplotni izmenjevalci iz jeklene pločevine nekajkrat tanjše stene kot lita aluminijeva zlitina, lahko vsaj enako učinkovito odvajajo toploto in so hkrati še bolj odporne proti koroziji.
Pomembno je, da lahko kondenzat prosto teče s sten toplotnega izmenjevalnika in da se na njegovi površini ne nabirajo usedline, ki ovirajo izmenjavo toplote. Zato mora biti površina izmenjevalnika gladka. Izmenjevalniki imajo praviloma možnost samočiščenja, na primer z uporabo pojava toplotnega raztezanja materiala, iz katerega so izdelani.
V plinskem kotlu je potreben sistem za odvod kondenzata, da preprečijo, da bi dosegli plamen gorilnika, ker bi to motilo njegovo delovanje (zato je konstrukcija gorilnika in toplotnega izmenjevalnika popolnoma drugačna kot pri običajnih kotlih).
Kondenzacijski kotel s proizvodnjo zmogljivosti ogrevanja 10 kW proizvede približno 1 l na uro (ko je gorivo visoko-metanski zemeljski plin E). Imajo kislinsko reakcijo, vendar takšna količina (manj kot 5% celotne količine odplak) ne povzroča težav pri vstopu neposredno v kanalizacijo, tudi če gre v gospodinjsko čistilno napravo. Šele, ko ima kotel moč nad 25 kW, je priporočljivo uporabiti nevtralizator kondenza v obliki majhne posode, napolnjene z zrnci, ki vsebujejo spojine kalcija ali magnezija.
Gorilniki kondenzacijskih kotlov so izdelani iz dragih materialov, odpornih na temperature 1000 ° C, do katerih lahko dosežemo plamen, tudi ko kotel deluje z nedovoljeno močjo. Element mnogih izmed njih je mreža, ki sveti, oddaja toploto s sevanjem. Pomemben parameter je obseg modulacije moči gorilnika - večji je, boljši je. V kondenzacijskih kotlih lahko gorilniki optimalno delujejo in gorivo z zmanjšano močjo celo pod 20% največje moči. Hkrati oddajajo v ozračje malo škodljivih snovi, kar dokazuje zelo učinkovito uporabo kemične energije goriva, kar ima za posledico visok izkoristek.
Nizka temperatura dimnih plinov, ki zapustijo kondenzacijski kotel, pomeni, da naravna plovna sila, potrebna za pretok skozi dimnik, ni zadostna. Zato imajo kondenzacijski kotli izpušne ventilatorje. Hkrati sesajo zrak in plin v gorilnik, kar omogoča njihovo temeljito mešanje, kar je pogoj za učinkovito zgorevanje in s tem visok izkoristek. Prednost je zmožnost nadzora in regulacije sestave mešanice goriva in zraka s spreminjanjem zmogljivosti ventilatorja. Kondenzacijski kotli najvišjega razreda imajo sistem za nadzor prisotnosti ogljikovega monoksida v izpušnih plinih, ki se pojavljajo le, ko v gorilnik priteče premalo zraka. V tej situaciji se hitrost ventilatorja poveča, zato je izgorevanje vedno optimalno. Atmosferski gorilniki navadnih kotlov ne dajejo takšne možnosti.
Sistem za zrak in dimne pline
Izpušni sistem kotla in dovod zraka v kotel imata velik vpliv na delovanje kotla. Zato proizvajalci priporočajo uporabo tovarniških sklopov dimnih plinov, ki se preskušajo v sodelovanju s posameznimi napravami. To zagotavlja, da je optimalno razmerje presežnega zraka (potrebno za popolno zgorevanje goriva) doseženo v celotnem območju delovanja gorilnika. Uporaba nestandardnega sistema za odvod dimnih plinov, zlasti če ni narejena v skladu s priporočili proizvajalca kotla, lahko povzroči zmanjšanje njegove učinkovitosti in povečano porabo goriva.
Zaradi kisle reakcije kondenzata, ki je prisoten v cevi za dimne pline zaradi nizke temperature dimnih plinov, mora biti njihov izpušni sistem izdelan iz materialov z visoko korozijsko odpornostjo. Pomembno je tudi biti neobčutljiv na velike temperaturne spremembe in zamrzovanje kondenzata (stene dimnika ne smejo namočiti vode). Material mora biti negorljiv. Za kotle z zaprto zgorevalno komoro so predvidene koncentrične cevi za odvod zraka (cev v cevi), ki hkrati odvajajo dimne pline (notranja cev) in dovajajo zrak v gorilnik (zunanja cev). To omogoča predgrevanje zraka z dimnimi plini, kar prispeva k povečanju učinkovitosti kotla. V enodružinskih hišah je dovoljeno voditi dimnik skozi zunanjo steno in ga izklopiti 0, 5 m od njega, pod pogojem, da moč kotla ne presega 21 kW. Če je večji, mora biti konec kabla nad streho.
V enodružinski hiši je dovoljeno izpostaviti dimno cev skozi zunanjo steno in jo zapreti 0, 5 m od nje, pod pogojem, da moč kotla ne presega 21 kW. Če je večji, je treba kabel voditi nad streho
Topla voda v gospodinjstvu
Plinski kotli se običajno uporabljajo ne samo za ogrevanje hiše, temveč tudi za pripravo tople sanitarne vode. Zaradi tega jih lahko razdelimo na enofunkcijske in dvofunkcijske.
Enofunkcijski kotli nimajo vgrajenega grelnika vode, ampak so običajno pripravljeni na njegovo priključitev. Imajo elektromagnetni ventil, ki s preklopom usmeri tok ogrevalnega medija na instalacijo centralnega ogrevanja ali na grelnik tople vode. Kapaciteta grelnika se izbere glede na potrebe in finančne možnosti (cena se poveča z zmogljivostjo). Te za enodružinske domove imajo običajno od 80 do 300 litrov, proizvajalci pa jih ponujajo v kompletih s kotli z ogrevalno močjo, prilagojeno njihovim parametrom. Grelniki, zasnovani za sodelovanje pri vgradnji sončnih kolektorjev, imajo veliko prostornino (od 200 l). Nato so opremljeni z dvema vgradnima tuljavama - ena za dovajanje ogrevalnega medija, ki se napaja iz kotla, druga - iz kolektorjev.
Kombinirani kotli so opremljeni z integriranim grelnikom vode, ki je v najpreprostejši izvedbi pretočen. Voda začne segrevati, ko se odpre pipa - le količina, ki priteče iz nje. Prednost te rešitve je nizka cena. Če pa v kratkem potrebujemo veliko vroče vode (na primer za napolnitev kopalne kadi), se delovanje takšnega grelnika izkaže za nezadovoljivo. Izhaja iz moči ogrevanja kotla. Šele ko je nad 25 kW, lahko tok vroče vode, ki zapusti grelnik, šteje za močan. In ker za ogrevanje doma, ki je dobro izoliran polovica moči je dovolj, pojavi se težava.
Previsoka največja moč kotla pomeni, da v ogrevalni sezoni deluje neučinkovito. Zaradi tega se na trgu pojavlja vedno več naprav z dvojno funkcijo, opremljenih s hranilnikom s prostornino nekaj (do okoli 100) litrov, v katerem je shranjena topla voda. Potem ima lahko kotel manjšo največjo moč, saj se voda odvzame iz rezervoarja, kotel pa ga segreva tudi po izklopu pipe, dokler temperatura vseh njegovih rezerv, shranjenih v rezervoarju, ne doseže želene vrednosti. Ker je lahko čas ogrevanja daljši kot pri kotlu brez rezervoarja, je dovolj energije.
Kotli z vgrajenimi hranilniki se v primerjavi z enofunkcijskimi kotli z vgrajenim rezervoarjem razlikujejo - zavzamejo manj prostora. To je še posebej pomembno, če se namesti v sobo, ki ni ločena kotlovnica.