Firma Usługowo Handlowa
Grzegorz Gniadek

ul. Dąbska 20c / 73
31-572 Kraków

tel. 12 648 21 08

Kocioł kondensacyjny ze sprawnością 109%?

Kocioł kondensacyjny ze sprawnością 109% ?

Sprawność kotła grzewczego przez szereg dziesięcioleci wynosiła poniżej 100%. Dopiero w latach 90-tych ubiegłego wieku, zaczęły rozpowszechniać się kotły kondensacyjne, osiągające znacznie wyższą sprawność pracy. Zgodnie z obowiązującą wówczas normą określania sprawności kotła, były to wartości powyżej 100%.

O ile nowoczesne kotły niskotemperaturowe osiągają obecnie sprawność pracy na poziomie do 95%, to gazowe kotły kondensacyjne do 109%. Różnica w warunkach eksploatacyjnych wynosić może około 15-20% i o tyle samo też obniżone może być roczne zużycie paliwa.

Produkty spalania paliwa

Spalanie każdego paliwa zawierającego pierwiastek węgla i wodoru, prowadzi do powstawania pary wodnej, która w tradycyjnym kotle wraz ze spalinami opuszcza komorę spalania. Para wodna unosi ze sobą znaczną ilość niewykorzystanego ciepła.

spalanie gazu ziemnego

Rysunek 1. Spalaniu paliw węglowodorowych, jak np. gazu ziemnego towarzyszy wytwarzanie się pary wodnej.

W przypadku tradycyjnych kotłów nie jest możliwe wykroplenie (kondensacja) pary wodnej zawartej w spalinach i odzyskanie ciepła w niej zawartej. Kondensat o kwaśnym odczynie, działałby korozyjnie na standardowe powierzchnie grzewcze kotła, wykonane ze stali, czy też żeliwa. Dopiero kotły kondensacyjne o specjalnie przystosowanej konstrukcji, pozwalają schłodzić do niskiej temperatury spaliny, aby doprowadzić do skroplenia pary wodnej. Ciepło w niej zawarte zostaje niemal w całości odzyskane.

W kotle kondensacyjnym temperatura spalin jest głęboko obniżana dzięki rozbudowanym powierzchniom grzewczym. Przy temperaturze spalin niższej od 57°C w przypadku gazu
ziemnego i niższej od 47°C dla oleju opałowego, następuje wykraplanie (kondensacja) pary wodnej zawartej w spalinach.

komory spalania kotłów Vaillant

Rysunek 2. Z lewej strony – przekrój komory spalania gazowego kotła kondensacyjnego typoszeregu ecoTEC, z prawej – komora spalania olejowego kotła kondensacyjnego icoVIT exclusiv.

Poza efektem wykorzystania ciepła zawartego w parze wodnej zawartej spalinach, podwyższenie sprawności kotła kondensacyjnego wynika także z samego obniżenia temperatury spalin. Każde obniżenie o 20 stopni temperatury spalin, podwyższa o około 1% sprawność pracy kotła. Nawet, gdy kocioł nie pracuje chwilowo w trybie kondensacji (podwyższona temperatura wody grzewczej), to uzyskuje w porównaniu do kotłów „niekondensacyjnych” wyższą o kilka procent sprawność, dzięki niższej temperaturze spalin.

Porownanie kotłów

Rysunek 3. Porównanie poglądowe temperatury spalin kotła standardowego z kondensacyjnym (iwo.de).

Dlaczego sprawność powyżej 100%?

Do momentu, gdy kotły grzewcze nie mogły skraplać pary wodnej, ze względu na korozyjne działanie kondensatu, ich sprawności pozostawały na poziomie niższym od 100%. Dlatego normy w większości krajów na świecie przyjęły za wartość odniesienia 100%, ciepło zawarte w spalinach suchych, z pominięciem pary wodnej, która musiał zostać usunięta z kotła wraz ze spalinami. Ponieważ norma pozostała bez zmian, a do końcowego bilansu sprawności kotła, doszło ciepło pozyskane z kondensacji pary wodnej (teoretycznie maksymalnie +11%), to też sprawność kotła kondensacyjnego po odjęciu strat, może sięgać 109%.

wykres sprawności kotłów gazowych

Rysunek 4. Porównanie bilansów cieplnych kotłów gazowych.

W niektórych krajach przyjęto nowe zasady obliczania sprawności, gdzie za 100% przyjęto ciepło zawarte w spalinach i parze wodnej (ciepło spalania zamiast wartości opałowej). Wówczas kocioł kondensacyjny osiąga sprawność do 98%, a nowoczesny niskotemperaturowy zazwyczaj nie więcej niż 85%. Niezależnie od przyjętej w danym kraju zasady określania sprawności kotłów, efekt zastosowania kotła kondensacyjnego, w porównaniu do standardowych kotłów, pozostaje niezmienny. Istotna jest różnica w sprawnościach pomiędzy dwoma rodzajami kotła, która w warunkach eksploatacyjnych wynosi 15-20%, a dla modernizowanych starych kotłów, nawet do 40%.

Kotły kondensacyjne olejowe z uwagi na niższą zawartość pary wodnej powstającej przy spalaniu oleju opałowego, uzyskują niższe sprawności niż w przypadku kotłów gazowych.
Maksymalnie jest to sprawność do 104-105%.