Ono što razlikuje kondenzacijski kotao od konvencionalnog najviše je konstrukcija plamenika i izmjenjivača topline (foto BUDERUS)
Kućno grijanje, zahvaljujući kondenzacijskim plinskim bojlerima, ekonomičnije je. Jednostavnost povratka kondenzacijske topline u plinskim kotlovima omogućuje da kondenzacijski modeli na tržištu dominiraju. Iako su skuplje od konvencionalnih, postupno ih zamjenjuju jer troše manje goriva.
Izgradnja i rad plinskih kondenzacijskih kotlova
Zahvaljujući obnavljanju topline od pare, operativni troškovi plinskih kondenzacijskih kotlova su 10-20% niži (do 50% u usporedbi s vrlo starim bojlerima), kao i količina onečišćujućih tvari ispuštenih u atmosferu.
U članku predstavljamo kako djeluju plinski kondenzacijski kotlovi i kako se razlikuju od običnih.
Niska temperatura - važan čimbenik u radu plinskog kotla
Da bi došlo do kondenzacije, ispušni se plinovi izgaranjem goriva moraju ohladiti na takozvanu temperaturu rosišta. Oni se hlade pomoću grijaćeg medija koji kruži u sustavu centralnog grijanja (voda), teče kroz izmjenjivač topline kotla. Stoga temperatura ovog faktora ne smije prelaziti vrijednost koja se može iščitati iz grafikona pored. Da bi se tijekom cijelog rada plinskog kotla (za prirodni plin) pojavila kondenzacija, temperatura vode koja se vraća u njega iz instalacije tijekom rada s maksimalnom snagom grijanja ne smije prelaziti 54 ° C.
Nema problema kada kotao napaja sustav podnog grijanja, jer je uvijek dizajniran tako da je temperatura grijaćeg medija relativno niska - ispod 55 ° C. Stoga se kondenzacijski kotlovi najbolje koriste za suradnju s podnim grijanjem.
U instalacijama s konvekcijskim grijačima obično se koriste viši parametri. Pretpostavlja se da će se najveća snaga postići, na primjer, pri dovodnim i povratnim temperaturama od 80, odnosno 60 ° C. Zahvaljujući tome, potrebna grijaća snaga dobiva se korištenjem radijatora s relativno malom površinom (niži parametri znače nužnost ugradnje većih radijatora). Tada se kondenz u kotlu ne pojavljuje tijekom cijelog svog radnog vremena. Ali ako parametri sustava radijatora nisu previsoki (na primjer 75/65 ° C), moguće je latentno iskorištavanje topline za oko 95% vremena rada kotla (blaža je zima, dulje dolazi do kondenzacije).
Naravno, instalaciju možete dizajnirati radijatorima, tako da se kondenzacija odvija i kada kotao radi maksimalnom snagom (kada je vani temperatura -20 ° C). No, zbog potrebe korištenja radijatora s velikim površinama, to se ne isplati uvijek (pogotovo kada ima puno radijatora), jer su troškovi ugradnje očito veći.
Najvažniji elementi
Zašto se fenomen oslobađanja topline tijekom kondenzacije ne koristi u svim kotlovima? Budući da su s njim povezani tehnički problemi, čije je rješenje prilično skupo. A kupnja skupljeg uređaja ima smisla samo ako zbroj uštede dobivene zahvaljujući korištenim tehnologijama nadoknađuje veću cijenu.
Razlike u konstrukciji običnog plinskog kotla i kondenzacijskog kotla
Što je potrebno da se u kotlu pojavi kondenzacija?
Prije svega, sve komponente u kontaktu s kondenzatom moraju biti otporne na koroziju. Reakcijom vode i sumpora prisutnih u dimnim plinovima nastaje kiselina, tako da kondenzat koji teče niz zidove kotlovskog izmjenjivača topline je kiseli. Srećom, malo je sumpora u plinskom gorivu i zaštita od kiselog kondenzata i njihova neutralizacija prije ispuštanja u kanalizaciju nisu tako skupe kao u slučaju kotlova na grijanje, da i ne spominjemo one za kruta goriva.
Izmjenjivači topline u kondenzacijskim bojlerima moraju osigurati hlađenje ispušnih plinova koji prolaze kroz njih tako da njihova temperatura padne ispod točke rosišta. Dakle, imaju dovoljno veliku površinu, a izrađeni su od legura aluminija i silicija koji jako dobro provodi toplinu i također je otporan na koroziju. Drugi materijal za proizvodnju izmjenjivača je čelični (austenitni) čelik, obično nazvan plemeniti čelik. Ima niži koeficijent prijenosa topline od legure aluminija i silicija, ali budući da izmjenjivači topline od čeličnih limova imaju nekoliko puta tanji zid od lijevanih aluminijskih legura, mogu provesti toplinu barem jednako učinkovito, a ujedno su još otporniji na koroziju.
Važno je da kondenzat može slobodno teći sa zidova izmjenjivača topline, te da se na njegovoj površini ne nakupljaju naslage, koje sprečavaju izmjenu topline. Stoga bi površina izmjenjivača trebala biti glatka. Izmjenjivači obično imaju mogućnost samočišćenja, na primjer, koristeći fenomen termičkog širenja materijala od kojeg su izrađeni.
U plinskom kotlu potreban je sustav za odvod kondenzata kako bi se spriječilo da dosegnu plamen plamenika, jer bi to ometalo njegov rad (dakle, konstrukcija plamenika i izmjenjivača topline potpuno je drugačija nego u klasičnim bojlerima).
Stvarajući kapacitet grijanja od 10 kW, kondenzacijski kotao proizvodi oko 1 l na sat (kada je gorivo visoko-metanski prirodni plin tipa E). Imaju kiselu reakciju, ali takva količina (manja od 5% ukupne količine kanalizacije) ne stvara probleme pri ulasku izravno u kanalizacijski sustav, čak i kada ide u kućanstvo za pročišćavanje otpadnih voda. Tek kada kotao ima snagu iznad 25 kW, preporučljivo je koristiti neutralizator kondenzata u obliku malog spremnika napunjenog granulama koje sadrže spojeve kalcija ili magnezija.
Plamenici kondenzacijskih kotlova izrađeni su od skupih materijala otpornih na temperature od 1000 ° C, do kojih se može doći plamenom čak i kada kotao radi s nedovršenom snagom. Element mnogih njih je mreža koja svijetli, zračenjem odaje toplinu. Važan parametar je raspon modulacije snage plamenika - što je veći, to je bolji. U kondenzacijskim bojlerima plamenici mogu raditi optimalno, sagorijevajući gorivo sa smanjenom snagom čak ispod 20% maksimuma. Istodobno, oni emitiraju malo štetnih tvari u atmosferu, što dokazuje vrlo učinkovito korištenje kemijske energije goriva, što rezultira visokom učinkovitošću.
Niska temperatura dimnih plinova koji napuštaju kondenzacijski kotao znači da je prirodna sila uzgona potrebna za prolazak kroz dimnjak nedovoljna. Zbog toga kondenzacijski kotlovi imaju ispušne ventilatore. Istodobno, oni usisavaju zrak i plin u plamenik, što im omogućuje da se temeljito miješaju, što je uvjet za učinkovito sagorijevanje, a time i visoku učinkovitost. Prednost je mogućnost kontrole i reguliranja sastava smjese goriva i zraka mijenjanjem kapaciteta ventilatora. Kondenzacijski kotlovi najviše klase imaju sustav za kontrolu prisutnosti ugljičnog monoksida u ispušnim plinovima koji se pojavljuju samo kad premalo zraka ulazi u plamenik. U ovoj se situaciji povećava brzina ventilatora, tako da je izgaranje uvijek optimalno. Atmosferski plamenici običnih kotlova ne daju takvu mogućnost.
Sustav zraka i dimnih plinova
Ispušni sustav kotla i dovod zraka u kotlu imaju veliki utjecaj na rad kotla. Stoga proizvođači preporučuju uporabu tvorničkih sklopova dimnog plina koji se testiraju u suradnji s pojedinim uređajima. To jamči da je optimalni omjer viška zraka (potreban za potpuno izgaranje goriva) postignut u cijelom rasponu rada plamenika. Korištenje nestandardnog sustava za odvod dimnih plinova, posebno ako nije napravljeno u skladu s preporukama proizvođača kotla, može uzrokovati smanjenje njegove učinkovitosti i povećanu potrošnju goriva.
Zbog kisele reakcije kondenzata prisutnog u cijevi dimnih plinova zbog niske temperature dimnih plinova, njihov ispušni sustav mora biti izrađen od materijala visoke otpornosti na koroziju. Također je važno biti neosjetljiv na velike temperaturne promjene i smrzavanje kondenzata (zidovi dimnjaka ne smiju upijati vodu). Materijal mora biti nezapaljiv. Za kotlove s zatvorenom komorom za izgaranje predviđene su koncentrične cijevi za odvod dima (cijev u cijevi), koje istodobno ispuštaju dimne plinove (unutarnja cijev) i dovode zrak u plamenik (vanjska cijev). To omogućuje prethodno zagrijavanje zraka dimnim plinovima, što pridonosi povećanju učinkovitosti kotla. U obiteljskim kućama dopušteno je voditi dimnjak kroz vanjski zid i zaustaviti ga na 0, 5 m od njega, pod uvjetom da snaga kotla ne prelazi 21 kW. Ako je veći, kraj kabela mora biti iznad krova.
U obiteljskoj kući dopušteno je dimnu cijev izložiti kroz vanjski zid i zatvoriti 0, 5 m od nje, pod uvjetom da snaga kotla ne prelazi 21 kW. Ako je veći, kabel se mora voditi iznad krova
Topla voda u kući
Plinski kotlovi obično se koriste ne samo za grijanje kuće, već i za pripremu kućne tople vode. Iz tog razloga mogu se podijeliti na jednofunkcionalne i dvofunkcionalne.
Jednofunkcijski kotlovi nemaju ugrađeni bojler, ali obično su pripremljeni za njegovo priključenje. Imaju magnetni ventil koji prebacivanjem usmjerava struju medija za grijanje prema instalaciji centralnog grijanja ili grijaču tople vode. Kapacitet grijača odabire se ovisno o potrebama i financijskim mogućnostima (cijena se povećava s kapacitetom). Ove kućice za obiteljske kuće obično imaju od 80 do 300 litara, a proizvođači ih nude u garniturama s bojlerima grijane snage prilagođene njihovim parametrima. Grijači dizajnirani za suradnju s ugradnjom solarnih kolektora imaju veliku nosivost (od 200 l). Potom su opremljeni s dva ugrađena svitka - jedan za dovod grijaćeg medija koji se isporučuje iz kotla, a drugi - iz kolektora.
Kombinirani kotlovi opremljeni su integriranim bojlerom, koji je u najjednostavnijoj varijanti protok. Počinje zagrijavati vodu kad se otvori slavina - samo količina koja iz nje teče. Prednost ovog rješenja je niska cijena. Ali ako nam treba puno vruće vode u kratkom vremenu (na primjer, da napunimo kadu), performanse takvog grijača ispadaju nezadovoljavajuće. Rezultat je snage grijanja kotla. Tek kada je iznad 25 kW, struja tople vode koja napušta grijač može se smatrati intenzivnom. I zato što za grijanje kuće koja je dobro izolirana pola snage je dovoljno, nastaje problem.
Prevelika maksimalna snaga kotla znači da on djeluje neučinkovito tijekom sezone grijanja. Iz tog razloga na tržištu se pojavljuje sve više uređaja s dvostrukom funkcijom, opremljenih spremnikom zapremine kapaciteta nekoliko (do oko 100) litara, u kojem se čuva topla voda. Tada kotao može imati nižu maksimalnu snagu, jer se voda uzima iz spremnika, a kotao ga zagrijava čak i nakon isključivanja slavine dok temperatura svih njegovih rezervi pohranjenih u spremniku ne postigne željenu vrijednost. Kako vrijeme zagrijavanja može biti duže nego za bojler bez spremnika, dovoljna je manja snaga.
Kotlovi s ugrađenim spremnicima razlikuju se po dimenzijama u usporedbi s jednofunkcionalnim bojlerima s integriranim spremnikom - zauzimaju manje prostora. To je posebno važno kada se instaliraju u sobi koja nije zasebna kotlovnica.