Kondenzačný plynový kotol: špecifikácia činnosti, výhody a nevýhody + rozdiel oproti klasickým modelom

Predajcovia tepelných generátorov kondenzačného typu tvrdia, že účinnosť nami ponúkaného inovačného zariadenia presahuje 100%. Ale súhlaste, to trochu odporuje zákonu zachovania energie, známemu nám všetkým zo školského kurzu fyziky. V čom je teda záhada?

Na jednej strane sú takéto vyhlásenia trikom marketérov. Avšak na druhej strane – v ich presvedčujúcich uisteniach zákazníka je aj zrnko pravdy. My podrobne rozoberieme, ako je kondenzačný kotol usporiadaný: výhody a nevýhody, jeho špecifikácia práce a konštrukcie si zaslúžia detailné štúdium.

Aby sme získali úplnú predstavu o kondenzačnom type zariadenia, porovnajme ho s klasickým typom generátora tepelnej energie. Uvedieme špecifiká jeho pripojenia a prevádzky. Odhalíme tajomstvá nadmerne vysokej výkonnosti.

Kondenzačný kotol na plyn

Vysoká účinnosť kondenzačného plynového tepelného generátora je zabezpečená prítomnosťou dodatočného výmenníka tepla v jeho konštrukcii. Prvý štandardný pre všetky vykurovacie kotly výmenníkový uzol odovzdáva teplonosnej látke energiu spaľovaného paliva. A druhý k tomu pridáva ešte teplo z rekuperácie výfukových plynov.

Kondenzačné kotly pracujú na „modrom palive“:

• hlavnom (zmesi plynov s prevahou metánu);
• plynojemovom alebo fľašovom (zmesi propánu s butánom s prevahou buď prvého, alebo druhého komponentu).

Je prípustné použiť akýkoľvek variant plynu. Hlavné je, aby bol horák navrhnutý na prácu s tým či oným typom paliva.

Kondenzačné plynové kotly sú drahšie ako bežné konvekčné modely, ale víťazia nad nimi v nákladoch na palivo vďaka zníženiu spotreby plynu o 20–30%

Najlepšiu efektívnosť kondenzačný tepelný generátor vykazuje pri spaľovaní metánu. Propán-butánová zmes tu trochu ustupuje. Navyše čím väčší podiel propánu, tým lepšie.

V tomto ohľade „zimný“ plyn pre plynojem dáva na výstupe o niečo väčšiu účinnosť ako „letný“, pretože propánová zložka je v prvom prípade vyššia.

Na rozdiel od kondenzačného plynového kotla v konvekčnom časti tepelnej energie odchádza do komína spolu so splodinami horenia. Preto u klasických konštrukcií je účinnosť v oblasti 90%. Zvýšiť ju je možné, ale technicky príliš zložité.

Ekonomicky to nie je opodstatnené. Ale v kondenzačných kotloch sa teplo získané spaľovaním plynu využíva racionálnejšie a úplnejšie, pretože teplo uvoľnené pri spracovaní pary sa akumuluje a odovzdáva vykurovaciemu systému. Takto sa dodatočne ohrieva nosič tepla, čo umožňuje znížiť spotrebu paliva na získaný 1 kW tepla.

Konštrukcia a princíp činnosti

Konštrukčne je kondenzačný kotol v mnohom podobný konvekčnému analógu s uzavretou spaľovacou komorou. Iba vnútri je doplnený o sekundárny výmenník tepla a rekuperačný blok.

Hlavné vlastnosti zariadenia kondenzačného teplogenerátora – prítomnosť druhého výmenníka tepla a uzavretej spaľovacej komory s ventilátorom.

Kondenzačný plynový kotol sa skladá z:

• spaľovacej komory uzavretého typu s modulovateľným horákom;
• primárneho výmenníka tepla č. 1;
• chladiacej komory výfukových plynov na +56–57 ⁰C (rosného bodu);
• sekundárneho kondenzačného výmenníka tepla č. 2;
• komína;
• ventilátora prívodu vzduchu;
• nádrže na kondenzát a systému na jeho odvod.

Uvažované zariadenie je takmer vždy vybavené vstavaným cirkulačným čerpadlom pre nosič tepla. Bežný variant s prirodzeným prúdením vody vo vykurovacích potrubiach je tu málo použiteľný. Ak čerpadlo nie je súčasťou balenia, potom ho bude potrebné určite zabezpečiť pri príprave projektu kotlovej armatúry.

Dodatočné percentá účinnosti kondenzačného kotla vznikajú v dôsledku ohrevu spiatočky ochladením výfukových plynov v komíne.

Kondenzačné kotly sú v predaji ako jednookruhové a dvojokruhové, tiež v stojacom a nástennom prevedení. V tomto sa nelíšia od klasických konvekčných modelov.

Princíp činnosti kondenzačného plynového kotla je nasledovný:

1. Základné teplo získava ohrievaná voda vo výmenníku tepla č. 1 spaľovaním plynu.
2. Potom nosič tepla prechádza vykurovacím okruhom, ochladí sa a dostáva sa na sekundárny výmenníkový blok.
3. V dôsledku kondenzácie produktov horenia vo výmenníku tepla č. 2 sa ochladená voda ohrieva vďaka rekuperovanému teplu (čím sa šetrí až 30 % paliva) a odchádza späť na č. 1 do nového cyklu cirkulácie.

Aby bolo možné presne kontrolovať teplotu výfukových plynov, kondenzačné kotly sú vždy vybavené modulovateľným horákom s rozsahom výkonu od 20 do 100 % a ventilátorom prívodu vzduchu.

Nuansy prevádzky: kondenzát a komín

V konvekčnom kotli sa produkty horenia zemného plynu CO₂, oxidy dusíka a para ochladzujú iba na 140–160 ⁰C. Ak by sa ochladili nižšie, v komíne by klesol ťah, začal by sa vytvárať agresívny kondenzát a horák by zhasol.

Takémuto vývoju situácie sa všetci výrobcovia klasických plynových teplogenerátorov snažia vyhnúť, aby maximalizovali bezpečnosť prevádzky a tiež predĺžili životnosť svojho zariadenia.

V kondenzačnom kotle sa teplota plynov v dymovode pohybuje okolo 40 ⁰C. Na jednej strane to znižuje požiadavky na žiaruvzdornosť materiálu dymovodnej rúry, ale na druhej strane to kladie obmedzenia na jeho výber z hľadiska odolnosti voči pôsobeniu kyselín.

Spálené plyny z plynového kotla pri ochladzovaní vytvárajú agresívny kondenzát s vysokou kyslosťou, ktorý ľahko koroduje aj oceľ.

Výmenníky tepla v kondenzačných teplogenerátoroch sa vyrábajú z:

• nehrdzavejúcej ocele;
• silumínu (hliníka s kremíkom).

Oba tieto materiály majú zvýšenú kyselinovzdornosť. Liatina a bežná oceľ sú pre kondenzačné kotly úplne nevhodné.

Dymovodnú rúru pre kondenzačný kotol je povolené inštalovať výhradne z nehrdzavejúcej ocele alebo kyselinovzdorného plastu. Murované, železné a iné dymovody nie sú pre takéto zariadenie vhodné.

Pri rekuperácii v sekundárnom výmenníku tepla vzniká kondenzát, ktorý predstavuje slabý kyslý roztok a je potrebné ho odstrániť z ohrievača vody.

Pri prevádzke kondenzačného kotla s výkonom 35–40 kW vzniká približne 4–6 litrov kondenzátu. Zjednodušene to vychádza na približne 0,14–0,15 litra na 1 kW tepelnej energie.

V skutočnosti ide o slabú kyselinu, ktorú je zakázané vypúšťať do samostatnej kanalizácie, pretože by zničila baktérie podieľajúce sa na spracovaní odpadu. Navyše pred vypustením do centrálneho systému sa odporúča najskôr ju zriediť vodou v pomere až 25:1. Potom ju možno odstrániť bez obáv z poškodenia potrubia.

Ak sa kotol inštaluje v chatke so septikom alebo ČOV, kondenzát je potrebné najskôr neutralizovať. V opačnom prípade by zabil celú mikroflóru v samostatnom čistiacom systéme.

„Neutralizátor“ je vyhotovený ako nádoba s mramorovou drťou s celkovou hmotnosťou 20–40 kg. Pri prechode cez mramor sa pH kondenzátu z kotla zvyšuje. Kvapalina sa stáva neutrálnou alebo mierne zásaditou, už neškodnou pre baktérie v septiku a pre materiál samotného usadzovacieho priestoru. Výplň v takomto neutralizátore je potrebné meniť každých 4–6 mesiacov.

Odkiaľ účinnosť vyššia ako 100%?

Pri uvádzaní účinnosti plynového kotla výrobcovia vychádzajú z hodnoty nižšej výhrevnosti plynu bez zohľadnenia tepla vznikajúceho pri kondenzácii vodnej pary. V konvekčnom teplogenerátore odchádza táto para spolu s približne 10% tepelnej energie úplne do dymovodnej rúry, preto sa nezohľadňuje.

Ak však spočítame kondenzačné sekundárne teplo a hlavné teplo zo spáleného zemného plynu, dostaneme práve viac ako 100% účinnosti. Žiadny podvod, len malá finta v číslach.

Pri výpočte účinnosti podľa vyššej výhrevnosti spaľovania u konvekčného kotla bude v rozmedzí 83–85%, a u kondenzačného – približne 95–97%.

V podstate „nesprávna“ účinnosť nad 100% vzniká kvôli túžbe výrobcov tepelno-generujúceho zariadenia porovnávať porovnateľné ukazovatele.

Jednoducho v konvekčnom zariadení sa „vodná para“ vôbec neberie do úvahy, ale v kondenzačnom ju treba zohľadniť. Odtiaľ malé nezhody s logikou základnej fyziky, ktorú učia v škole.

Výhody a nevýhody kondenzačného ohrievača

Medzi výhody kondenzačného kotla patrí:

1. Zníženie objemu škodlivých emisií o 60–70% (väčšina oxidu uhličitého a dusíkových oxidov odchádza do kondenzátu).
2. V porovnaní s konvekčnými modelmi úspora až 30% plynového paliva na vygenerovaný 1 kW.
3. Menšie rozmery vykurovacieho zariadenia na plyn pri rovnakej sile.
4. Nízka teplota produktov spaľovania v komíne (len okolo 40 ⁰C).
5. Možnosť inštalácie kaskády z niekoľkých kotlov.
6. Univerzálnosť (vhodný ako pre radiátory vykurovania, tak aj pre „teplé podlahy“).
7. Prítomnosť inteligentnej automatizácie a úplná autonómia prevádzky plynového generátora tepla bez zásahu človeka.

Kaskádový systém z dvoch-troch tepelných generátorov umožňuje inštalovať kotly s nízkym výkonom, ktoré pri práci menej hlučia a vibrujú ako výkonnejšie modely.

To zjednodušuje montáž celého vykurovacieho systému a umožňuje zmenšiť rozmery domácej kotolne. Navyše vďaka možnosti pružnejšieho regulovania procesu generovania tepla sa zvyšuje celková efektívnosť použitia tepelno-generujúceho zariadenia.

Náklady na kondenzačný kotol v porovnaní s bežným konvekčným sa vrátia za 5–6 rokov vďaka úspore na zemnom plyne.

Z nevýhod kondenzačných tepelných generátorov treba spomenúť:

1. Vysoká cena zariadenia (1,5–2 krát vyššia ako u obdobných modelov klasického konvekčného typu).
2. Problémy s likvidáciou kondenzátu.
3. Zníženie účinnosti pri použití kotla vo vysokoteplotných vykurovacích systémoch.
4. Energetická závislosť – na prevádzku ventilátora, automatizácie a obehového čerpadla je potrebná elektrina.
5. Zákaz používania s nemrznúcou zmesou.

Napriek značným počiatočným nákladom je kondenzačný kotol z ekonomického hľadiska úplne opodstatnený. Počas prevádzky s úrokmi vráti všetky pôvodne vynaložené peniaze.

V Rusku je takéto zariadenie zatiaľ málo rozšírené. Plynový kotol s rekuperáciou je ešte príliš neobvyklý a málo preskúmaný na našom trhu. No záujem o takéto tepelné generátory postupne rastie.

Závery a užitočné video k téme

Ako funguje kondenzačný tepelný generátor:

Zariadenie plynových kotlov s rekuperáciou vodnej pary:

Všetky výhody kondenzačných kotlov:

Ak sa pozorne porozumie, ako a na základe akých princípov funguje plynový kondenzačný kotol, na prvý pohľad „nekorektných“ 108–110% účinnosti sa stáva úplne pochopiteľným a oprávneným číslom.

Tepelný generátor s rekuperáciou odpadových plynov je naozaj efektívnejší v porovnaní s klasickou konštrukciou. Jeho jediným vážnym nedostatkom je kondenzát s vysokou kyslosťou, ktorý treba niekam zlikvidovať.

Píšte, prosím, komentáre do nižšie uvedenej blokovej formy. Nie je vylúčené, že disponujete informáciami, ktoré by mohli doplniť zásobu poznatkov uvedených v článku. Pýtajte sa, podeľte sa o vlastné skúsenosti s výberom a prevádzkou kondenzačných kotlov, pridávajte fotografie k téme článku.