Co nejvíce odlišuje kondenzační kotel od konvenčního, je konstrukce hořáku a výměníku tepla (foto BUDERUS)
Vytápění domácností díky kondenzačním plynovým kotlům je úspornější. Díky snadné regeneraci kondenzačního tepla v plynových kotlích dominují kondenzační modely na trhu. Ačkoli jsou dražší než konvenční, postupně je vytlačují, protože spotřebovávají méně paliva.
Konstrukce a provoz plynových kondenzačních kotlů
Díky rekuperaci tepla z páry jsou provozní náklady plynových kondenzačních kotlů o 10-20% nižší (až o 50% ve srovnání s velmi starými kotly) a také množství znečišťujících látek emitovaných do atmosféry.
V článku uvádíme, jak fungují plynové kondenzační kotle a jak se liší od běžných kotlů.
Nízká teplota - důležitý faktor při provozu plynového kotle
Aby došlo ke kondenzaci, musí být výfukové plyny ze spalování paliva chlazeny na tzv. Teplotu rosného bodu. Jsou chlazeny topným médiem cirkulujícím v ústředním topném systému (voda), protékajícím tepelným výměníkem kotle. Teplota tohoto faktoru by proto neměla překročit hodnotu, kterou lze odečíst z grafu vedle. Aby ke kondenzaci docházelo po celou dobu provozu plynového kotle (pro zemní plyn), neměla by teplota vody vracející se do zařízení z provozu během provozu s maximálním topným výkonem překročit 54 ° C.
Není problém, když kotel napájí podlahové vytápění, protože je vždy navržen tak, aby teplota topného média byla relativně nízká - pod 55 ° C. Kondenzační kotle se proto nejlépe používají pro spolupráci s podlahovým vytápěním.
V instalacích s konvektory jsou obvykle používány vyšší parametry. Předpokládá se, že maximálního výkonu bude dosaženo například při přívodních a vratných teplotách 80 a 60 ° C. Díky tomu je požadovaný topný výkon dosažen použitím radiátorů s relativně malou povrchovou plochou (nižší parametry znamenají nutnost instalace větších radiátorů). Ke kondenzaci v kotli nedochází po celou dobu jeho činnosti. Pokud však parametry radiátorového systému nejsou příliš vysoké (například 75/65 ° C), je možné rekuperaci latentního tepla po dobu asi 95% doby provozu kotle (čím mírnější je zima, tím déle dochází ke kondenzaci).
Samozřejmě můžete navrhnout instalaci s radiátory tak, aby ke kondenzaci došlo také, když kotel pracuje při maximálním výkonu (když je venkovní teplota -20 ° C). Ale vzhledem k tomu, že je třeba používat radiátory s velkou plochou, nemusí se vždy vyplatit (zejména když je mnoho radiátorů), protože náklady na instalaci jsou jasně vyšší.
Nejdůležitější prvky
Proč se u všech kotlů nevyskytuje fenomén uvolňování tepla během kondenzace? Protože s tím jsou spojeny technické problémy, jejichž řešení je poměrně drahé. A nákup dražšího zařízení má smysl pouze tehdy, pokud součet úspor získaných díky použité technologii kompenzuje vyšší cenu.
Rozdíly v konstrukci běžného plynového a kondenzačního kotle
Co je nezbytné pro kondenzaci v kotli?
Především musí být všechny součásti, které přicházejí do styku s kondenzátem, odolné vůči korozi. Reakcí vody se sírou přítomnou ve spalinách vzniká kyselina, takže kondenzát, který protéká stěnami kotle, je kyselý. Naštěstí je v plynném palivu málo síry a ochrana proti kyselému kondenzátu a jejich neutralizace před vypuštěním do kanalizace není tak nákladná jako v případě kotlů na topný olej, nemluvě o těch na pevná paliva.
Výměníky tepla v kondenzačních kotlích musí zajistit, aby výfukové plyny, které jimi prochází, byly chlazeny tak, aby jejich teplota klesla pod rosný bod. Mají tedy dostatečně velký povrch a jsou vyrobeny ze slitiny hliníku a křemíku, což vede teplo velmi dobře a je také odolné vůči korozi. Další materiál pro výrobu výměníků je kyselinovzdorná (austenitická) ocel, obvykle nazývaná ušlechtilá ocel. Má nižší součinitel přenosu tepla než slitiny hliníku a křemíku, ale protože výměníky tepla z ocelových desek mají několikanásobně tenčí stěny než litá slitina hliníku, mohou vést teplo přinejmenším stejně účinně a současně jsou ještě odolnější vůči korozi.
Je důležité, aby kondenzát mohl volně proudit ze stěn tepelného výměníku a aby se na jeho povrchu akumulovaly usazeniny, které brání výměně tepla. Povrch výměníku by proto měl být hladký. Výměníky mají obecně schopnost se samočistit, například použitím jevu tepelné roztažnosti materiálu, ze kterého jsou vyrobeny.
U plynového kotle je nutný systém odvádění kondenzátu, který by jim zabránil dosáhnout plamene hořáku, protože by to narušovalo jeho činnost (konstrukce hořáku a výměníku tepla je tedy úplně jiná než u konvenčních kotlů).
Vytvářením topné kapacity 10 kW produkuje kondenzační kotel asi 1 l za hodinu (pokud je palivo vysoce metanový zemní plyn typu E). Mají kyselou reakci, ale takové množství (méně než 5% z celkového množství odpadních vod) nezpůsobuje problémy při vstupu přímo do kanalizačního systému, ani když jde o čističku odpadních vod pro domácnost. Teprve když má kotel výkon nad 25 kW, je vhodné použít neutralizátor kondenzátu ve formě malé nádrže naplněné granulemi obsahujícími sloučeniny vápníku nebo hořčíku.
Hořáky kondenzačních kotlů jsou vyrobeny z drahých materiálů odolných vůči teplotám 1000 ° C, čehož lze dosáhnout plamenem, i když kotel pracuje při neúplném výkonu. Prvkem mnoha z nich je mřížka, která září, uvolňuje teplo zářením. Důležitým parametrem je rozsah modulace výkonu hořáku - čím větší, tím lepší. U kondenzačních kotlů mohou hořáky pracovat optimálně a spalovat palivo se sníženým výkonem i pod 20% maxima. Zároveň vypouštějí do ovzduší málo škodlivých látek, což dokazuje velmi efektivní využití chemické energie paliva, což má za následek vysokou účinnost.
Nízká teplota spalin opouštějících kondenzační kotel znamená, že přirozená vztlaková síla potřebná k proudění komínem je nedostatečná. Proto mají kondenzační kotle odtahové ventilátory. Současně nasávají vzduch a plyn do hořáku, což umožňuje jejich důkladné promísení, což je podmínka pro účinné spalování a tedy vysokou účinnost. Výhodou je schopnost řídit a regulovat složení paliva a směsi vzduchu změnou výkonu ventilátoru. Kondenzační kotle nejvyšší třídy mají systém pro kontrolu přítomnosti oxidu uhelnatého ve výfukových plynech, který se objevuje pouze tehdy, když do hořáku proudí příliš málo vzduchu. V této situaci se zvyšuje rychlost ventilátoru, takže spalování je vždy optimální. Atmosférické hořáky běžných kotlů takovou možnost nedávají.
Systém vzduchu a spalin
Výfukový systém kotle a přívod vzduchu do kotle mají zásadní vliv na chod kotle. Proto výrobci doporučují používat tovární sestavy spalin a plynů, které jsou testovány ve spolupráci s jednotlivými zařízeními. To zaručuje, že optimální poměr přebytečného vzduchu (nezbytný pro úplné spalování paliva) je dosažen v celém rozsahu provozu hořáku. Použití nestandardního systému spalin, zejména pokud není provedeno v souladu s doporučeními výrobce kotle, může způsobit snížení jeho účinnosti a zvýšení spotřeby paliva.
Kvůli kyselé reakci kondenzátu přítomného v potrubí spalin v důsledku nízké teploty spalin musí být jejich výfukový systém vyroben z materiálů s vysokou odolností proti korozi. Je také důležité být necitlivý na velké změny teploty a zamrzání kondenzátu (stěny komínu nesmí nasávat vodu). Materiál musí být nehořlavý. U kotlů s uzavřenou spalovací komorou jsou určeny soustředné vzduchové potrubí (potrubí v potrubí), které současně vypouští spaliny (vnitřní potrubí) a přivádí vzduch do hořáku (vnější potrubí). To umožňuje předehřívat vzduch spalinami, což přispívá ke zvýšení účinnosti kotle. V rodinných domech je přípustné vést kouřovod vnější stěnou a ukončit jej 0, 5 m za předpokladu, že výkon kotle nepřesáhne 21 kW. Je-li větší, musí být konec kabelu nad střechou.
V rodinném domě je přípustné vystavit kouřovod vnější stěnou a ukončit jej 0, 5 m za předpokladu, že výkon kotle nepřesáhne 21 kW. Pokud je větší, musí být kabel veden nad střechou
Teplá užitková voda
Plynové kotle se obvykle používají nejen k vytápění domu, ale také k přípravě teplé užitkové vody. Z tohoto důvodu je lze rozdělit na jednofunkční a dvojfunkční.
Jednofunkční kotle nemají vestavěný ohřívač vody, ale jsou obvykle připraveny na jeho připojení. Mají solenoidový ventil, který spínáním směruje proud topného média do ústředního topného zařízení nebo do ohřívače teplé vody. Kapacita topného tělesa je volena v závislosti na potřebách a finančních možnostech (cena se zvyšuje s kapacitou). Tyto domy pro rodinné domy mají obvykle od 80 do 300 litrů a výrobci je nabízejí v sadách s kotli s topným výkonem přizpůsobeným jejich parametrům. Ohřívače určené ke spolupráci s instalací solárních kolektorů mají velkou kapacitu (od 200 l). Poté jsou vybaveny dvěma vestavěnými cívkami - jednou pro napájení topného média dodávaného z kotle a druhou - ze sběračů.
Kombinované kotle jsou vybaveny integrovaným ohřívačem vody, který je v nejjednodušší variantě průtoku. Zahájení ohřevu vody začíná při otevření kohoutku - pouze množství, které z něj vytéká. Výhodou tohoto řešení je nízká cena. Ale pokud potřebujeme hodně horké vody v krátkém čase (například pro naplnění vany), výkon takového ohřívače se ukáže jako neuspokojivý. Vyplývá to z topného výkonu kotle. Pouze pokud je nad 25 kW, lze proud horké vody opouštějící ohřívač považovat za intenzivní. A protože na vytápění domu je dobře izolovaný polovina energie je dostatečná, objeví se problém.
Příliš vysoký maximální výkon kotle znamená, že během topné sezóny pracuje neefektivně. Z tohoto důvodu se na trhu objevuje stále více zařízení s dvojitou funkcí, která jsou vybavena akumulační nádrží s kapacitou několika (až asi 100) litrů, ve které je uložena horká voda. Pak může mít kotel nižší maximální výkon, protože voda je odebírána z nádrže a kotel ji zahřívá i po vypnutí kohoutku, dokud teplota všech jeho rezerv uložených v nádrži nedosáhne požadované hodnoty. Protože doba zahřívání může být delší než u kotle bez akumulační nádrže, postačuje méně energie.
Kotle s vestavěnými zásobníky se liší rozměry ve srovnání s jednofunkčními kotly s integrovaným zásobníkem - zabírají méně místa. To je zvláště důležité při instalaci v místnosti, která není samostatnou kotelnou.