Čo najviac odlišuje kondenzačný kotol od konvenčného, je konštrukcia horáka a výmenníka tepla (foto BUDERUS).
Vykurovanie domácností vďaka kondenzačným plynovým kotlom je hospodárnejšie. Vďaka ľahkej regenerácii kondenzačného tepla v plynových kotloch dominujú kondenzačné modely na trhu. Aj keď sú drahšie ako tradičné, postupne ich vytlačujú, pretože spotrebúvajú menej paliva.
Konštrukcia a prevádzka plynových kondenzačných kotlov
Vďaka rekuperácii z pary sú prevádzkové náklady plynových kondenzačných kotlov o 10-20% nižšie (až o 50% v porovnaní s veľmi starými kotlami), ako aj množstvo znečisťujúcich látok emitovaných do atmosféry.
V článku uvádzame, ako fungujú plynové kondenzačné kotly a ako sa líšia od bežných kotlov.
Nízka teplota - dôležitý faktor pri prevádzke plynového kotla
Aby došlo ku kondenzácii, musia sa výfukové plyny zo spaľovania paliva ochladiť na takzvanú teplotu rosného bodu. Chladia sa pomocou vykurovacieho média cirkulujúceho v systéme ústredného kúrenia (voda), ktoré preteká výmenníkom tepla kotla. Teplota tohto faktora by preto nemala prekročiť hodnotu, ktorú je možné prečítať z grafu vedľa. Aby počas celej činnosti plynového kotla (na zemný plyn) došlo ku kondenzácii, teplota vody, ktorá sa do zariadenia vracia z inštalácie počas prevádzky s maximálnym tepelným výkonom, by nemala prekročiť 54 ° C.
Keď kotol poháňa podlahové kúrenie, nie je problém, pretože je vždy navrhnutý tak, aby teplota vykurovacieho média bola relatívne nízka - pod 55 ° C. Preto sa kondenzačné kotly najlepšie používajú na spoluprácu s podlahovým vykurovaním.
V zariadeniach s konvekčnými ohrievačmi sa zvyčajne používajú vyššie parametre. Predpokladá sa, že maximálny výkon sa dosiahne napríklad pri napájacích a spiatočných teplotách 80 a 60 ° C. Vďaka tomu je požadovaný vykurovací výkon dosiahnutý použitím radiátorov s relatívne malou povrchovou plochou (nižšie parametre znamenajú nutnosť inštalácie väčších radiátorov). Kondenzácia v kotli potom nenastane po celú dobu jeho činnosti. Ak však parametre radiátorového systému nie sú príliš vysoké (napríklad 75/65 ° C), je možné spätné získavanie latentného tepla po dobu asi 95% doby prevádzky kotla (čím miernejšia je zima, tým dlhšia je kondenzácia).
Inštaláciu môžete samozrejme navrhnúť aj s radiátormi tak, aby kondenzácia nastala aj pri prevádzke kotla na maximálny výkon (keď je vonkajšia teplota -20 ° C). Ale kvôli potrebe použitia radiátorov s veľkou plochou sa to nemusí vždy vyplácať (najmä keď je veľa radiátorov), pretože náklady na inštaláciu sú zreteľne vyššie.
Najdôležitejšie prvky
Prečo sa jav uvoľňovania tepla pri kondenzácii nepoužíva vo všetkých bojleroch? Pretože s tým sú spojené technické problémy, ktorých riešenie je dosť drahé. A nákup drahšieho zariadenia má zmysel iba vtedy, ak suma úspor získaných vďaka použitej technológii kompenzuje vyššiu cenu.
Rozdiely v konštrukcii bežného plynového kotla a kondenzačného kotla
Čo je potrebné pre kondenzáciu v kotli?
Po prvé, všetky komponenty, ktoré prichádzajú do styku s kondenzátom, musia byť odolné voči korózii. Reakcia vody so sírou prítomnou v spalinách vytvára kyselinu, takže kondenzát, ktorý tečie po stenách výmenníka tepla kotla, je kyslý. Našťastie je v plynnom palive síra málo a ochrana proti kyslému kondenzátu a ich neutralizácia pred vypustením do kanalizácie nie je taká nákladná ako v prípade kotlov na vykurovací olej, nehovoriac o tých na tuhé palivá.
Výmenníky tepla v kondenzačných bojleroch musia zabezpečiť, aby výfukové plyny, ktoré nimi prechádzajú, boli ochladené tak, aby ich teplota klesla pod rosný bod. Majú teda dostatočne veľký povrch a sú vyrobené zo zliatiny hliníka a kremíka, ktorý dobre vedie teplo a je tiež odolný proti korózii. Ďalším materiálom na výrobu výmenníkov je kyselina odolná (austenitická) oceľ, bežne nazývaná ušľachtilá oceľ. Má nižší koeficient prestupu tepla ako zliatiny hliníka a kremíka, ale pretože výmenníky tepla z oceľových dosiek majú niekoľkokrát tenšie steny ako zliatina hliníka, môžu viesť teplo najmenej rovnako efektívne a súčasne sú odolnejšie voči korózii.
Je dôležité, aby kondenzát mohol voľne prúdiť zo stien výmenníka tepla a aby sa na jeho povrchu nenakumulovali usadeniny, ktoré bránia výmene tepla. Povrch výmenníka by preto mal byť hladký. Výmenníky majú všeobecne schopnosť samočistenia, napríklad použitím javu tepelnej rozťažnosti materiálu, z ktorého sú vyrobené.
V plynovom kotli je potrebný systém na odvádzanie kondenzátu, aby sa zabránilo dosiahnutiu plameňa horáka, pretože by to narušovalo jeho fungovanie (preto je konštrukcia horáka a výmenníka tepla úplne odlišná od konvenčných kotlov).
Vytvorením vykurovacej kapacity 10 kW produkuje kondenzačný kotol asi 1 l za hodinu (ak je palivom zemný plyn s vysokým obsahom metánu typu E). Majú kyslú reakciu, ale také množstvo (menej ako 5% z celkového množstva odpadovej vody) nespôsobuje problémy pri vstupe priamo do kanalizačného systému, ani keď ide o čističku odpadových vôd pre domácnosť. Iba ak má kotol výkon nad 25 kW, odporúča sa použiť neutralizátor kondenzátu vo forme malej nádrže naplnenej granulami obsahujúcimi zlúčeniny vápnika alebo horčíka.
Horáky kondenzačných kotlov sú vyrobené z drahých materiálov odolných voči teplotám 1000 ° C, ktorých sa dá dosiahnuť plameňom aj vtedy, keď kotol pracuje na neúplný výkon. Prvkom mnohých z nich je sieťovina, ktorá žiari, vydáva teplo žiarením. Dôležitým parametrom je rozsah modulácie výkonu horáka - čím väčší, tým lepší. V kondenzačných kotloch môžu horáky pracovať optimálne a spaľovať palivo so zníženým výkonom dokonca pod 20% maxima. Zároveň vypúšťajú do ovzdušia málo škodlivých látok, čo dokazuje veľmi efektívne využitie chemickej energie paliva, čo vedie k vysokej účinnosti.
Nízka teplota spalín opúšťajúcich kondenzačný kotol znamená, že prirodzená vztlaková sila potrebná na pretekanie komínom je nedostatočná. Preto majú kondenzačné kotly odťahové ventilátory. Súčasne nasávajú vzduch a plyn do horáka, čo umožňuje ich dôkladné premiešanie, čo je podmienkou účinného spaľovania, a teda vysokej účinnosti. Výhodou je schopnosť regulovať a regulovať zloženie zmesi paliva a vzduchu zmenou výkonu ventilátora. Kondenzačné kotly najvyššej triedy majú systém na kontrolu prítomnosti oxidu uhoľnatého vo výfukových plynoch, ktorý sa objavuje len vtedy, keď do horáka prúdi príliš málo vzduchu. V tejto situácii sa zvyšuje rýchlosť ventilátora, takže spaľovanie je vždy optimálne. Atmosférické horáky bežných kotlov nedávajú takúto možnosť.
Systém vzduchu a spalín
Výfukový systém kotla a prívod vzduchu do kotla majú zásadný vplyv na chod kotla. Výrobcovia preto odporúčajú použitie továrenských zostáv spalín, ktoré sa testujú v spolupráci s jednotlivými zariadeniami. To zaručuje, že optimálny pomer prebytočného vzduchu (potrebný na úplné spálenie paliva) sa dosiahne v celom rozsahu činnosti horáka. Použitie neštandardného systému spalín, najmä ak nie je vyrobené v súlade s odporúčaniami výrobcu kotla, môže spôsobiť zníženie jeho účinnosti a zvýšenie spotreby paliva.
Kvôli kyslej reakcii kondenzátu prítomného v potrubí spalín v dôsledku nízkej teploty spalín musí byť ich výfukový systém vyrobený z materiálov s vysokou odolnosťou proti korózii. Je tiež dôležité necitlivosť na veľké zmeny teploty a zamrzanie kondenzátu (steny komína nesmú nasávať vodu). Materiál musí byť nehorľavý. Pre kotly s uzavretou spaľovacou komorou sú určené sústredné vzduchové potrubia (potrubie v potrubí), ktoré súčasne vypúšťajú spaliny (vnútorné potrubie) a privádzajú vzduch do horáka (vonkajšie potrubie). To umožňuje predhrievanie vzduchu spalinami, čo prispieva k zvyšovaniu účinnosti kotla. V rodinných domoch je dovolené viesť komín vonkajšou stenou a ukončiť ju 0, 5 m za predpokladu, že výkon kotla nepresiahne 21 kW. Ak je väčší, koniec kábla musí byť nad strechou.
V rodinnom dome je možné odťahovú rúru odkryť vonkajšou stenou a ukončiť od nej 0, 5 m za predpokladu, že výkon kotla nepresiahne 21 kW. Ak je väčší, kábel musí byť vedený nad strechou
Teplá úžitková voda
Plynové kotly sa zvyčajne používajú nielen na vykurovanie domu, ale aj na prípravu teplej úžitkovej vody. Z tohto dôvodu ich možno rozdeliť na jednofunkčné a dvojfunkčné.
Jednofunkčné kotly nemajú zabudovaný ohrievač vody, ale zvyčajne sú pripravené na pripojenie. Majú solenoidový ventil, ktorý prepínaním nasmeruje prúd vykurovacieho média do ústredného kúrenia alebo do ohrievača teplej vody, kapacita ohrievača sa volí podľa potrieb a finančných možností (cena sa zvyšuje s kapacitou). Tieto domy pre rodinné domy majú obvykle od 80 do 300 litrov a výrobcovia ich ponúkajú v súpravách s kotlami s vykurovacím výkonom prispôsobeným ich parametrom. Ohrievače určené na spoluprácu s inštaláciou solárnych kolektorov majú veľkú kapacitu (od 200 l). Potom sú vybavené dvoma vstavanými cievkami - jedna na napájanie vykurovacieho média dodávaného z kotla, druhá - z kolektorov.
Kombinované kotly sú vybavené integrovaným ohrievačom vody, ktorý je v najjednoduchšom variante prietoku. Zahrieva sa voda, keď sa otvorí vodovodný kohútik - iba množstvo, ktoré z neho tečie. Výhodou tohto riešenia je nízka cena. Ak však potrebujeme veľa horúcej vody v krátkom čase (napríklad na naplnenie vane), výkon takéhoto ohrievača sa ukazuje ako neuspokojivý. Vyplýva to z vykurovacieho výkonu kotla. Iba ak je nad 25 kW, prúd horúcej vody opúšťajúci ohrievač možno považovať za intenzívny. A pretože na vykurovanie je dom dobre izolovaný polovica energie je dostatočná, vzniká problém.
Príliš vysoký maximálny výkon kotla znamená, že počas vykurovacej sezóny pracuje neefektívne. Z tohto dôvodu sa na trhu objavuje stále viac zariadení s dvojitou funkciou, ktoré sú vybavené zásobnou nádržou s objemom niekoľkých (až približne 100) litrov, v ktorej je uskladnená teplá voda. Potom môže mať kotol nižší maximálny výkon, pretože voda sa odoberá z nádrže a kotol ju zohrieva aj po vypnutí kohútika, kým teplota celej svojej rezervy uloženej v nádrži nedosiahne požadovanú hodnotu. Pretože doba zahrievania môže byť dlhšia ako v prípade kotla bez zásobníka, postačuje menej energie.
Kotly so vstavanými zásobníkmi sa líšia rozmermi v porovnaní s jednoúčelovými kotlami s integrovaným zásobníkom - zaberajú menej miesta. Toto je obzvlášť dôležité pri inštalácii v miestnosti, ktorá nie je samostatnou kotolňou.