Szukając oszczędności na kosztach ogrzewania, rozważamy wybór nowoczesnych źródeł ciepła. Na naszym forum budowlanym trwa dyskusja dotycząca wyboru kotła do ogrzewania gazowego. Jaki kocioł gazowy warto wybrać? Czym się różni kocioł kondensacyjny od tradycyjnego? Czy kocioł kondensacyjny może działać ze starymi grzejnikami?
Eksperci firmy Viessmann odpowiedzą na najczęściej pojawiające się pytania w dyskusji na naszym forum budowlanym
(Kocioł Vitodens 100-W, Viessmann)
(Kocioł Vitocrossal 300, Viessmann)
Czym się różni kocioł kondensacyjny od kotła tradycyjnego?
- zjawisko kondensacji i niższe koszty ogrzewania z niej wynikające
Kocioł kondensacyjny ogrzewa zarówno wodę użytkową, jak i wodę, która zasila instalację ogrzewania. Pod względem funkcji nie różni się więc od kotła tradycyjnego (niekondensacyjnego). Jednak tradycyjny kocioł gazowy wydala spaliny do atmosfery, zawierające ciepło, które jest bezpowrotnie tracone. Natomiast nowoczesne kotły kondensacyjne maksymalnie wykorzystują to ciepło ze spalin, zanim je wyrzucą.
Spaliny z kotła kondensacyjnego mają znacznie niższe temperatury niż w kotłach tradycyjnych. Aby wystąpiło zjawisko kondensacji spaliny muszą być schłodzone poniżej tzw punktu rosy. Dla spalin z kotła gazowego jest to ok. 57stC (dla kotła olejowego ok. 47stC). Kotły tradycyjne nie są przystosowane do pracy z tak niskimi temperaturami spalin, utrzymują więc temperaturę spalin przynajmniej powyżej granicy punktu rosy, a najczęściej spaliny mają temperatury w okolicy 100stC.
Schłodzenie spalin i maksymalne wykorzystanie ciepła jest możliwe dzięki zjawisku kondensacji. Kondensacja polega na wykropleniu wody, jaką zawierają spaliny, przez co pozyskane jest dodatkowa ilość ciepła, wykorzystywana do ogrzewania domu przy relatywnie niższych kosztach ogrzewania.
Dzięki zjawisku kondensacji nowoczesne kotły gazowe pracują o ok. 11% oszczędniej od kotłów tradycyjnych. Ponadto najnowocześniejsze rozwiązania techniczne w niektórych modelach, takie jak: wymienniki spaliny/woda, palniki promiennikowe tzw. bezpłomieniowe czy układ kontrolujący i regulujący spalania podczas normalnej pracy kotła mogą zwiększyć różnicę w oszczędności pracy między kotłem kondensacyjnym a tradycyjnym nawet do 30 %.
Jeśli uwzględnimy stale rosnące ceny gazu, wyższy od tradycyjnego koszt instalacji kotła kondensacyjnego zwróci się już po ok. 4-6 latach.
Zamknięta lub otwarta komora spalania oznacza sposób doprowadzenia powietrza do kotła.
Zamknięta komora spalania powoduje, że kocioł grzewczy pobiera powietrze do spalania bezpośrednio z zewnątrz budynku, np. przez ścianę zewnętrzną, z szachtu kominowego itp. Jeżeli paliwem jest gaz ziemny nie potrzebna jest wtedy wentylacja nawiewna do pomieszczenia kotłowni – kratka wentylacyjna w ścianie zewnętrznej budynku, przez którą powietrze z zewnątrz napływa do pomieszczenia kotłowni, ale nie przedostają się spaliny.
Pomieszczenie, w którym znajduje się kocioł np. łazienka, nie jest ponadto wychładzane przez zimne powietrze.
Otwarta komora spalania polega na tym, że kocioł pobiera powietrze z pomieszczenia, w którym jest zainstalowany, a odpowiednia ilość powietrza potrzebna do spalania doprowadzana jest przez kratkę w ścianie budynku.
Zobacz przykładowe rozwiązania doprowadzenia powietrza do kotła i odprowadzenie spalin:
(powiększ)
(powiększ)
(powiększ)
W kominie znajduje się tylko rura odprowadzająca spaliny. Przestrzenią między rurą spalinową a kominem pobierane jest powietrze z zewnątrz budynku do kotła.W kominie znajduje się tylko rura odprowadzająca spaliny. Przestrzenią między rurą spalinową a kominem pobierane jest powietrze z zewnątrz budynku do kotła.
Odprowadzenie spalin i doprowadzenie powietrza do kotła odbywa się systemem tzw. rura w rurze, przez ścianę zewnętrzną budynku.
W kominie znajduje się tylko rura odprowadzająca spaliny. Powietrze pobierane jest przez kocioł z pomieszczenia, w którym się znajduje.
Kotły kondensacyjne mają zamkniętą komorę spalania.
Kotły tradycyjne mogą mieć zamkniętą albo otwartą komorę spalania.
Dzięki wyższej sprawności pracy, lepsze wykorzystywanie paliwa zapewniające niższe koszty ogrzewania mają kotły kondensacyjne, osiągając sprawność do 109%. Kotły gazowe tradycyjne mają ją na poziomie 90-92%.
Co oznacza sprawność kotła do 109%?
Sprawność kotła kondensacyjnego określa się maksymalnie na 109%. Czy urządzenie może pracować ze sprawnością ponad stuprocentową?
Wysoka ponad 100% sprawność kotła kondensacyjnego wynika ze sposobu jej obliczania. Dawniej, obliczając sprawność kotła, brano pod uwagę wartość opałową paliwa, nie uwzględniając możliwości wykorzystania dodatkowej energii ze skraplania pary wodnej zawartej w spalinach. Działo się tak, ponieważ nie było technicznych możliwości skraplania pary wodnej bez szkody dla konstrukcji kotła.
Metoda ta, mimo zmian technicznych, obowiązuje do dzisiaj. Jeżeli jednak chcemy określić jaka jest rzeczywista sprawność kotła, powinniśmy do jej obliczenia wziąć pod uwagę ciepło spalania, określające ilość ciepła uzyskaną przy całkowitym i zupełnym spalaniu jednostki paliwa, uwzględniającą ciepło parowania, zawarte w parze wodnej spalin. Tymczasem wartość opałowa określa ilość ciepła uzyskiwaną przy całkowitym i zupełnym spaleniu jednostki paliwa, przy odprowadzeniu powstającej przy tym pary wodnej w postaci lotnej.
Po uwzględnieniu ciepła spalania można stwierdzić, że sprawność kotła kondensacyjnego wynosi 98%, podczas gdy sprawność kotła tradycyjnego – 82%.
Porównaj sprawność różnych typów kotłów w zależności od temperatury zewnętrznej i obciążenia kotła (mocy grzewczej):
 (powiększ) |
A – gazowy kocioł kondensacyjny w instalacji zaprojektowanej na temperaturę wody grzewczej 40/30°C
B – gazowy kocioł kondensacyjny w instalacji zaprojektowanej na temperaturę wody grzewczej 75/60°C
C – kocioł tradycyjny (niekondensacyjny) bez wymaganej minimalnej temperatury wody grzewczej
D – kocioł tradycyjny z koniecznością utrzymywania minimalnej temperatury wody grzewczej w kotle 40°C
E – kocioł grzewczy z 1974 roku – stała wysoka temperatura wody kotłowej 75°C
|
- nowoczesne rozwiązania techniczne
Jak wspomnieliśmy wyżej, zamontowane w kotłach kondensacyjnych nowoczesne rozwiązania techniczne sprzyjają większej oszczędności ich pracy w porównaniu z działaniem kotłów tradycyjnych.
Do nowoczesnych rozwiązań stosowanych w kotłach kondensacyjnych należą:
- wymienniki spaliny/woda
Nowoczesne kotły mają wymienniki ze stali szlachetnej, mające wysoką skuteczność przekazywania ciepła. Stal szlachetna to jeden z najtrwalszych materiałów stosowanych do budowy kotłów, mająca małą wrażliwość na odkładanie kamienia kotłowego.
Tymczasem w kotłach tradycyjnych wymienniki są wykonane z materiałów nieodpornych na szkodliwe działanie kondensatu, toteż wymagają temperatur pracy gwarantujących niewykraplanie pary kondensatu ze spalin.
- palniki promiennikowe
Palnik jest jednym z głównych elementów kotła, przygotowujący mieszankę paliwa i powietrza, która spalana jest następnie w kotle. Reguluje też moc grzewczą z jaką pracuje kocioł, zwiększając lub zmniejszając ilość paliwa.
Palniki modulowane mają możliwość dopasowania ilości wytwarzanego ciepła do zapotrzebowania budynku. Inną moc grzewczą powinien mieć kocioł pracujący w sytuacji, gdy temperatura na zewnątrz wynosi -20oC, a inną gdy dochodzi do 0oC. Dzięki palnikom modulowanym kocioł może pracować z mniejszą mocą przy wyższej temperaturze na zewnątrz, oszczędzając w ten sposób paliwo i zmniejszając koszty ogrzewania.
Palniki modulowane stosowane są zazwyczaj w kotłach wiszących i stojących. O tym, że kocioł wyposażony jest w palnik modulowany świadczy podawana przez producenta moc grzewcza danego kotła – a dokładniej zakres mocy np. 3,8-19 kW. Oznacza to że kocioł może zmieniać oddawaną moc grzewczą w podanym zakresie.
Głównym elementem palnika jest siatka ze stali szlachetnej, która podczas jego pracy żarzy się przekazując znaczną część ciepła wodzie grzewczej przez promieniowanie – najskuteczniejsze sposób przekazywania ciepła. W palnikach promiennikowych, stosowanych tylko w nowoczesnych kotłach kondensacyjnych, spaliny osiągają temperaturę 900°C, podczas gdy w tradycyjnych palnikach mają temperaturę 1300°C. Niższa temperatura spalin wpływa korzystnie na pracę kotła z intensywniejszą kondensacją (wyższa sprawność kotła).
- układ kontrolujący spalanie podczas normalnej pracy kotła
Nowoczesne kotły kondensacyjne mają specjalny układ, kontrolujący i regulujący proces spalania w czasie normalnej eksploatacji kotła. Rodzaj gazu jest automatycznie rozpoznawany i warunki jego spalania dostosowują się do zmieniającej się jakości gazu i obciążenia kotła. Dzięki temu zapewnione jest maksymalne wykorzystanie energii zawartej w paliwie oraz zawsze wysoka sprawność kotła podczas jego pracy z małą czy maksymalną mocą grzewczą.
Ponadto warto zauważyć, że kotły z układem kontroli i regulacji mogą być zasilane zarówno gazem ziemnym, jak i gazem płynnym, a przejście z gazu płynnego na ziemnym nie wymaga zastosowania dodatkowych elementów ani przeróbek palnika.
Najlepsze rozwiązania techniczne i wysokiej jakości materiały sprawiają, że kotły kondensacyjne są trwalsze od tradycyjnych.
Co wybrać – kocioł jednofunkcyjny czy kocioł dwufunkcyjny?
Zarówno nowoczesne kotły kondensacyjne jak i tradycyjne kotły występują jako 1- lub 2-funkcyjne. Oba rodzaje służą do ogrzewania domu instalacją centralnego ogrzewania (c.o.) oraz do ogrzewania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Różnica między kotłem 1- a 2-funkcyjnym polega na sposobie ogrzewania c.w.u. i jej wydajności.
Kotły jednofunkcyjne ogrzewają wodę zasilającą instalację grzewczą w domu (np. grzejniki) oraz ogrzewają wodę użytkową w osobnym podgrzewaczu pojemnościowym wiszącym obok kotła lub ustawionym pod kotłem.
W kotłach 1-funkcyjnych wydajność (dostępna ilość c.w.u.), zależy głównie od pojemności podgrzewacza.
Kotły dwufunkcyjne ogrzewają wodę do instalacji c.o. oraz ciepłą wodę użytkową przez znajdujący się w kotle wymiennik płytowy. Ogrzewanie wody do c.o. i c.w.u. odbywa się w jednym urządzeniu spełniającym te dwie funkcje (stąd nazwa).
W kotłach 2-funkcyjnych wydajność, dostępna ilość c.w.u., zależy od mocy grzewczej kotła. W małych domach lub mieszkaniach zapotrzebowanie na ciepło do ich ogrzewania może wynieść 7 kW. Ze względu na komfort c.w.u. konieczne może być zastosowanie kotła o mocy do 20 czy 24 kW.
Kolejną grupę kotłów stanowią kotły z zabudowanym zasobnikiem warstwowym c.w.u. lub podgrzewaczem pojemnościowym. Woda użytkowa ogrzewana jest przez zewnętrzny wymiennik płytowy, który znajduje się w kotle i magazynowana jest w zasobniku. W jednym urządzeniu znajduje się kocioł grzewczy i zasobnik (podgrzewacz).
W kotłach z zabudowanym zasobnikiem warstwowym dostępna ilość c.w.u. zależy od mocy grzewczej kotła i pojemności zasobnika. Natomiast, jeśli w kotle zabudowany jest podgrzewacz pojemnościowy wyposażony w wężownicę grzewczą to wydajność c.w.u. zależy głównie od pojemności podgrzewacza (jak w przypadku kotów 1-funkcyjnych).
Co ważne, kotły te mylnie nazywane są kotłami dwufunkcyjnymi z uwagi na pełnione obie funkcje. Kotły te jednak pracują jak kotły jednofunkcyjne.
Zobacz przykładowe instalacje kotłów:
| Przykładowa instalacja
z kotłem 1-funkcyjnym
|
Przykładowa instalacja
z kotłem 2-funkcyjnym
|
Przykładowa instalacja
z kotłem z zasobnikiem
|
 (powiększ) |
 (powiększ) |
 (powiększ) |
Który kocioł wybrać?
Przy wyborze kotła istotne jest określenie odpowiedniej mocy grzewczej, wystarczającej do ogrzania domu. Jeżeli mamy ją oszacowaną, należy uwzględnić wydajność c.w.u. kotła, cyrkulację wody użytkowej itp.
Kocioł dwufunkcyjny przepływowy najczęściej stosowany jest w mieszkaniach oraz w małych domach jednorodzinnych, w których znajduje się jedna łazienka. Niewielka powierzchnia i układ pomieszczeń powodują, że punkty poboru c.w.u. nie są zbytnio oddalone od miejsca, w którym zamontowany jest kocioł.
W większych domach jednorodzinnych z min. dwiema łazienkami stosuje się kotły jednofunkcyjne z podgrzewaczem o odpowiedniej pojemności lub kotły wiszące czy kotły stojące z zabudowanym zasobnikiem c.w.u.
Przeczytaj także:
Jakie grzejniki wybrać do kotłów kondensacyjnych?
Zdjęcia i schematy: Viessmann
Charakterystyka kotłów na podstawie urządzeń Viessmann
