Jak uzyskać najwyższą sprawność kotła kondensacyjnego?

Zastosowanie kotła kondensacyjnego pozwala ograniczyć zużycie gazu o co najmniej kilkanaście procent.

Jednak samo jego zamontowanie nie musi gwarantować od razu znacznych oszczędności. Żeby je uzyskać, należy zadbać o prawidłowy dobór, montaż i eksploatację całej instalacji.

Odpowiedni dobór instalacji

W kotle kondensacyjnym, dzięki schładzaniu spalin wykrapla się para wodna i oddaje dodatkowe ciepło, które w tradycyjnych kotłach było bezpowrotnie tracone przez komin.

Skroplenie pary wodnej zawartej w spalinach będzie oczywiście możliwe tylko pod warunkiem, że spaliny zostaną intensywnie schłodzone w wymienniku ciepła. W przypadku kotła gazowego ich temperatura musi być niższa od ok. 55-57°C, a w przypadku kotła olejowego od 45°C. Z reguły udaje się to osiągnąć, jeśli temperatura wody na wyjściu z wymiennika ciepła jest na podobnym lub niższym poziomie. Jednocześnie kocioł musi zapewnić ogrzanie pomieszczeń również w największe mrozy. Temperatura zasilania musi wówczas być na tyle wysoka, by instalacja osiągnęła odpowiednią moc.

Jeśli więc chcemy zapewnić wysoką sprawność kotła i prawidłowe działanie instalacji możemy zastosować grzejniki o odpowiednio dużej powierzchni tak, by ich temperatura zasilania nie przekraczała 55°C podczas największych mrozów. Oczywiście grzejniki o takiej powierzchni będą o wiele droższe, ale za to będziemy pewni, że w ciągu całego sezonu grzewczego kocioł maksymalnie wykorzysta energię zawartą w spalinach. Wiele osób stosuje to rozwiązanie również dlatego, że można wówczas zastosować prosty system regulacji poprzez regulator pokojowy, a temperaturę pracy kotła ograniczyć do wartości, na jaką dobrane zostały grzejniki.

Oczywiście nawet w tym przypadku warto byłoby zastosować sterownik pogodowy, który pozwoli na dalsze obniżenie temperatury zasilania i wzrost sprawności kotła, ale nie wszyscy są zwolennikami tego rodzaju regulacji. Jeszcze lepszym rozwiązaniem od zastosowania przewymiarowanych grzejników jest oczywiście zastosowanie w całym domu ogrzewania podłogowego. Projektując system grzewczy w nowym budynku, warto iść właśnie w tym kierunku. Wówczas nie tylko uzyskamy najwyższą sprawność kotła, niskie zużycie gazu, ale i wysoki komfort cieplny przy nieco niższej temperaturze w pomieszczeniach oraz możliwość zastosowania w przyszłości urządzeń wykorzystujących odnawialne źródła energii, takie jak pompy ciepła powietrze-woda czy kolektory słoneczne.

Odpowiednie sterowanie

Zastosowanie kotła kondensacyjnego w „standardowej” instalacji z grzejnikami o temperaturze obliczeniowej powyżej 55°C (czy 45°C w przypadku oleju) nie oznacza, że nie można uzyskać skroplenia pary wodnej ze spalin i znacznej redukcji kosztów ogrzewania. Z pewnością nie będzie to możliwe w ciągu całego sezonu grzewczego, ale jeśli tylko zastosujemy sterownik pogodowy, który dostosuje temperaturę zasilania do temperatury zewnętrznej, wówczas poza okresem silnych mrozów kocioł będzie pracował z temperaturą umożliwiającą skroplenie pary wodnej.

Widać to chociażby na wykresach krzywych grzewczych sterownika pogodowego. Jak widać, w przypadku standardowej instalacji z obliczeniową temperaturą zasilania 70°C kondensacja pary wodnej jest możliwa, gdy na zewnątrz temperatura jest wyższa od -5°C dla kotła gazowego i powyżej 1-2°C dla kotła kondensacyjnego olejowego. Z tego powodu stosowanie grzejników dobranych na „standardowe” parametry i sterownika pogodowego wydaje się również uzasadnionym rozwiązaniem. Z pewnością nie pozwalano na uzyskanie kondensacji w całym sezonie grzewczym, ale koszt grzejników będzie w tym przypadku o wiele niższy, ale poza okresem silnych mrozów kondensacja będzie możliwa. Poza tym nie zawsze jest możliwość przewymiarowania grzejników, np. z powodu braku miejsca na niektórych ścianach, a czasem przeszkadzałyby one w swobodnej aranżacji wnętrz. Zastosowanie kotła kondensacyjnego ze sterownikiem pogodowym to dobre rozwiązanie również dla starej instalacji, w której także okresowo wymagana jest wysoka temperatura zasilania.

Wykorzystanie możliwości instalacji

Bardzo często spotykanym obecnie rozwiązaniem w domach jednorodzinnych jest podział instalacji na obieg ogrzewania podłogowego i grzejników. W części dziennej jest najczęściej ogrzewanie podłogowe, a w sypialniach grzejniki. Ponieważ w instalacji jest obieg niskotemperaturowy, byłoby więc możliwe uzyskanie maksymalnej sprawności kotła, ale w praktyce, jeśli w domu jest również kilka grzejników, wówczas kocioł musi pracować z temperaturą niezbędną do uzyskania przez nie odpowiedniej mocy. Oczywiście można starać się je przewymiarować. Czasem jednak brak na to miejsca lub instalacja jest już wykonana.

Można pogodzić się z tym faktem, starać się uzyskać maksymalną sprawność stosując sterownik pogodowy, ale są jeszcze inne rozwiązania. Można zastosować kocioł, którego konstrukcja pozwala na wykorzystanie niewielkiej instalacji ogrzewania podłogowego do uzyskania maksymalnej sprawności. Kocioł taki ma wewnątrz zbiornik o znacznej pojemności (80-120 l), w którym umieszczona jest komora spalania i wężownica, którą płyną spaliny. Znaczna długość wężownicy sprawia, że uzyskujemy dużą powierzchnię wymiany ciepła. Jednak jeszcze większy wpływ na sprawność tego kotła ma sposób podłączania poszczególnych obiegów.

Ma on dwa osobne króćce powrotu. Jeden z nich jest umieszczony wyżej – do niego podłącza się powrót z części wysokotemperaturowej instalacji (podgrzewacza wody i grzejników). Drugi jest umieszczony niżej. Do niego podłącza się tylko powrót z instalacji niskotemperaturowej. Woda wracająca z instalacji płynie oczywiście w przeciwprądzie do spalin. Zostają one więc wstępnie schłodzone przez wodę wracającą z wężownicy podgrzewacza wody i grzejników, a następnie mając już temp. 40-50°C mogą jeszcze przekazać ciepło zimnej wodzie wracającej z instalacji podłogowej. Taka konstrukcja kotła pozwala swobodnie podłączyć do niego dwa obiegi o różnej temperaturze zasilania i wykorzystać potencjał niskotemperaturowej części instalacji oraz uzyskać maksymalną sprawność systemu. Wystarczy tylko odpowiednio podłączyć rury powrotne z instalacji do kotła.

Odpowiedni wybór konstrukcji kotła i sposób podłączenia rur powrotnych pozwala uzyskać wysoką sprawność, nawet jeśli w instalacji jest kilka grzejników o względnie wysokiej temperaturze zasilania.

Autor: Stefan Żuchowski, doradca techniczny w firmie Vaillant

Więcej informacji w artykule na stronach 30–32 Polskiego Instalatora 2/2013.