Kocioł konwencjonalny i kondensacyjny - czym się różnią?

Budowa kotła konwencjonalnego powoduje, że spaliny opuszczające urządzenie mają wysoką temperaturę (110-180’C) i zawierają duże ilości wody w postaci pary. Para zawiera tzw. ciepło utajone, które jest w tym momencie bezpowrotnie tracone.

Kotły kondensacyjne mogą znaczną ilość tego ciepła odzyskać poprzez skierowanie strumienia spalin na specjalny wymiennik, który umożliwia schładzanie spalin poniżej tzw. punktu rosy (ok.57C dla gazów ziemnych) i powodujący kondensację (skroplenie) pary. Ponadto dzięki niskiej temperaturze spalin, zwykle równej temperaturze czynnika grzewczego na powrocie z instalacji c.o., urządzenia kondensujące pozwalają nie tylko na odzyskanie znacznej części ciepła kondensacji (dla gazu ziemnego to nawet ok.11%), ale również efektywniej wykorzystać wartość opałową paliwa (niska strata kominowa oraz postojowa).

Klienci stojąc przed dylematem wyboru kotła często zastanawiają się, ile tego ciepła faktycznie można odzyskać z teoretycznych 11%.
Czy warto inwestować w droższe urządzenie?

Posłużmy się przykładem. Otóż kocioł kondensacyjny o mocy 24kW podczas godzinnej ciągłej pracy jest w stanie wytworzyć niespełna 2,5 litra kondensatu. Oznacza to, że ilość ciepła jaką zyskujemy jest równa ciepłu, które należałoby dostarczyć, aby podgrzać 2,5 litra wody od 10 do 100C a następnie odparować. Proces odparowania wymaga prawie 5 razy więcej ciepła niż proces podgrzewania od 10 do 100C. Tyle ciepła (w ciągu jednej godziny!) może powędrować do naszej instalacji co. zamiast do komina.

Dlaczego kocioł kondensacyjny pracuje ze sprawnością > 100%?

Dla kotłów konwencjonalnych (tradycyjnych) stosuje się starą definicję sprawności, która (niezgodnie z fizyką) nie uwzględnia we wzorze ciepła utajonego. Kotły kondensacyjne mogą to ciepło wykorzystać, stąd stosując tę samą prostą formułę uzyskuje się wynik sprawności powyżej 100%. Przy tej samej definicji sprawności otrzymamy zatem rzetelne porównanie sprawności kotła klasycznego i kondensacyjnego, która może sięgać nawet 20%.

Jaka instalacja c.o. do kotła kondensacyjnego?

Kondensacja w kotle następuje, gdy temperatura powierzchni wymiany ciepła jest niższa od punktu rosy tj. ok. 57C dla gazu ziemnego i zależy od procesu spalania, czyli współczynnika nadmiaru powietrza ? i ilości CO2 w spalinach. W związku z tym zalecane parametry obliczeniowe pracy kotła w instalacji grzejnikowej to np. 76/60C lub 60/45C, natomiast dla ogrzewania podłogowego (lub ściennego) 40/30C. W przypadku temperatur 60/45C czy 40/30C kondensacja następuje zawsze, natomiast przy parametrze 75/60C przez większość sezonu grzewczego, tzn. do -11,5C temperatury zewnętrznej. Takich dni jest statystycznie niewiele w ciągu okresu grzewczego stąd sprawność średnioroczna kotła może wynosić ponad 107%.

Oznacza to, że obniżanie parametrów pracy instalacji na jeszcze niższe nie spowoduje znaczących oszczędności (zaledwie 1,5-2,0C), tak więc wystarczy dobrać grzejniki na parametry standardowe np. 70/55’C. Warunkiem wysokiej sprawności jest jednak zastosowanie regulatora pogodowego, którego zadaniem jest maksymalne obniżenie temperatury zasilania przy danej temperaturze zewnętrznej w celu intensyfikacji procesu kondensacji.

Interesującym spostrzeżeniem jest również i to, że kocioł kondensacyjny będzie opłacalnym rozwiązaniem w starych instalacjach z grzejnikami żeliwnymi, które zwykle były mocno przewymiarowane, a więc pozwalają pracować na niższych parametrach niż 90/70’C. Zmniejszenie strat ciepła w takim budynku poprzez wymianę np. okien pozwala bezproblemowo obniżyć parametry do poziomu 70/55’C. Taka modernizacja wymaga oczywiście zamknięcia układu grzewczego (usunięcie otwartego naczynia przeponowego) oraz zabezpieczenia kotła przez filtr i odmulacz lub sprzęgło hydrauliczne.