Kocioł gazowy - jak działa? Co to znaczy, że kocioł jest kondensacyjny?

2383 Wyświetlenia 7 Lubię
Wysłany dnia: 2023-08-18
 

Kocioł gazowy kondensacyjny czy niekondensacyjny? Czym różnią się te dwa rodzaje kotłów. Czemu zwykle mówi się o kotłach kondensacyjnych? Co oznacza słowo kondensacja? Jaka jest zasada działania kotłów kondensacyjnych? O tych zagadnieniach dowiesz się czytając nasz artykuł.

Jaka jest zasada działania kotła kondensacyjnego? Jak działa gazowy piec kondensacyjny?

Co oznacza, że kocioł lub piec jest "kondensacyjny"? Są w ogóle kotły gazowe "nie-kondensacyjne"?

✅ Od początku... w XX wieku ogrzewanie gazowe, czyli również piece gazowe - nie były jeszcze popularne, zresztą między innymi z uwagi na brak infrastruktury przesyłowej. Mimo tego istniała technologia kotłów gazowych, które były już używane oraz udoskonalane.
☑️ Zasada działania pieca gazowego jest oczywista, energia cieplna powstawała ze spalania gazu, który jak każde paliwo palne posiada określoną kaloryczność. Powstała w ten sposób energia cieplna za pomocą wymiennika ciepła ogrzewała wodę, która trafiała na nasze odbiorniki ciepła - na grzejniki, rzadziej podłogówkę, która dopiero stawała się popularna.

☑️ Słowem wyjaśnienia - wymiennik ciepła to w tym wypadku komponent kotła gazowego - który potrafi przenieść ciepło wytworzone w procesie spalania gazu na wodę, efektem czego ciepłą wodę możemy wykorzystać do ogrzewania.

Pierwsze kotły gazowe - nie były kotłami kondensacyjnymi

Już wtedy ogrzewania gazowe uznawano za zdecydowanie mniej obsługowe lub bezobsługowe oraz czystsze i bardziej ekologiczne w porównaniu z kotłami grzewczymi na tradycyjne paliwo (węgiel czy drewno).
Nie były to jednak kotły kondensacyjne, nie zachodziło w nich zjawisko "kondensacji". Na wynalezienie i zastosowanie pieca kondensacyjnego - należało jeszcze poczekać.

✅ Dopiero na przełomie XX i XXI wieku udoskonalono technologię kotłów gazowych, dodając zjawisko kondensacji - przez co stały się zdecydowanie wydajniejsze i tańsze w użytkowaniu (mogły zużywać mniej paliwa - gazu, a mimo to osiągać większą sprawność).

Na czym polega kondensacja?

W tradycyjnym kotle gazowym energia cieplna powstawała w procesie spalania gazu, po czym spaliny gazu wędrowały do atmosfery. Były one same w sobie także nośnikiem ciepła ponieważ miały temperaturę nierzadko większą niż 100-110°C. Rozwój technologii gazu miał za zadanie odzyskać przynajmniej częściowo energię cieplną jaka uchodziła w ten sposób do atmosfery.

✅ Powstała więc technologia kondensacji, która polega na tym, że w ramach jednego urządzenia grzewczego, kotła o małych rozmiarach i dostępnego cenowo dla większej części populacji oprócz spalania gazu (i pozyskiwania w ten sposób energii grzewczej) zachodzi skraplanie spalin, za pomocą wody, która również podnosi swoją temperaturę dzięki temu procesowi. W ten sposób zachodzi wymiana ciepła między wodą a spalinami gazu, w efekcie, której spaliny nie mają już tak wysokiej temperatury jak przy tradycyjnych kotłach. Przy kotłach kondensacyjnych spaliny wychodząc z komina - mają więc jedynie pomiędzy 35 a 50°C (przez co uznawane są bardziej ekologiczne, z pewnością ucieszy to zwolenników tezy głoszącej, że ludzie przyczyniają się do ocieplania klimatu). Natomiast dzięki odzyskaniu temperatury ze spalin kocioł zużywa mniej gazu, by osiągnąć te same wyniki - bo to ciepło bezpośrednio wykorzystywane jest do ogrzania wody. Da się to odczuć w portfelu. Na tym polega kondensacja.

Porównanie kotłów gazowych kondensacyjnych oraz tradycyjnych

✅ Kotły gazowe tradycyjne, w najlepszych, podręcznikowych warunkach miały osiągać sprawność jaką pod koniec wieku XX określano umownie jako 100%. W praktyce jednak rzadko ich sprawność zbliżała się do owych 100% i wahała się w przedziale 80-90%. Z czasem wraz z eksploatacją urządzenia jeszcze spadała, przez co rosła konsumpcja paliwa. Potrzeba było po prostu więcej gazu by wyprodukować tyle samo ciepła, a jeszcze większe były straty uciekające w atmosferę razem ze spalinami. Jak na tym tle wypadał kocioł nowej generacji, czyli kondensacyjny? Owe umowne 100% zwykle przekraczał, a często sprawność dochodzi nawet do 110-111%.

☑️ W praktyce w porównaniu z kotłem starego typu - zużycie paliwa przez piec kondensacyjny jest mniejsze o około 15-20%. Biorąc pod uwagę, że stare kotły gazowe są już dziś najczęściej wysłużonymi urządzeniami - wymiana na nowy kocioł kondensacyjny może obniżyć konsumpcję gazu - nawet o 1/3.

✅ Ważną informacją jest konieczność wykonywania przeglądów pieców gazowych. Jest to czynność wymagana prawnie dla bezpieczeństwa - ale warto ją robić także z uwagi na zachowanie sprawności kotłów - oraz mniejszy pobór gazu. Przeglądy pieców kondensacyjnych zalecane są raz do roku.

Porównanie cen pieca kondensacyjnego i kotła z otwartą komorą spalania

✅ Przede wszystkim wprowadzanie na rynek kotłów niekondensacyjnych - nie jest już możliwe, w ofercie są tylko kotły, które sklepy miały wcześniej na stanie (proekologiczne regulacje unijne).

Oczywiście nowsza technologia zawsze oznacza większe koszta, przynajmniej na etapie wdrażania - i tu niestety kocioł kondensacyjny jest mniej więcej o 40-60% droższy. Coraz trudniej znaleźć dziś kotły gazowe konwencjonalne, niekondensacyjne (czyli kotły z tzw. otwartą komorą spalania), jednak jest to możliwe - ich cena zaczyna się już od 2200-2300zł brutto.

☑️ Natomiast przy dzisiejszych cenach gazu warto zastanowić się czy jest to faktycznie oszczędność skoro używając takiego kotła z otwartą komorą spalania - bez kondensacji - zużyjemy corocznie o 15-20% paliwa więcej. W niektórych krajach ze względu na nieekonomiczne zużycie gazu/paliwa zabroniono już nawet montażu przestarzałych pieców gazowych - w Polsce zaś można je oferować, ale dotyczy to tylko wcześniejszej produkcji. Nie wolno już wprowadzać nowych modeli do obrotu, można więc powiedzieć, że technologia ta jako mało oszczędna została de facto zablokowana przez państwo (impuls wyszedł zresztą z Unii Europejskiej, która wydała w tej sprawie specjalną dyrektywę).

Zakaz kotłów gazowych w Unii Europejskiej w przyszłości?

Niedawno media obiegły informacje, że w ramach tzw. Zielonego Ładu Unia Europejska planuje zablokować możliwość montażu kotłów gazowych, także nowszych technologicznie pieców kondensacyjnych - w ogóle. Komentarze odnośnie przyczyn takich polityk są różne, sensownie musi to mieć związek z zawaleniem się planów budowy super-hubu gazowego dla Europy przez państwo, które posiada stosunkowo największe wpływy w EU, czyli porażka wschodniego importu gazu po agresji Rosji na Ukrainę i upadek projektów Nord Stream i Nord Stream 2.

✅Nas w tym artykule interesuje jednak bardziej czy to możliwe, że ogrzewania gazowe będzie zakazane. Wiele komentatorów twierdzi, że jednak nie - a na pewno nie we wskazanej perspektywie czasowej. Nie jest możliwe porzucenie infrastruktury gazowej, w którą poszczególne państwa włożyły miliony Euro ze swoich i europejskich budżetów. Nie jesteśmy analitykami politycznymi, ale wielu ekspertów w przekonywujący sposób argumentuje, że może być to co najwyżej pieść przyszłości - tak odległej, że będzie to dotyczyć raczej nasze dzieci lub wnuki.
☑️ Widoki na całkowite zakazanie ogrzewania gazem - są na ten moment najprawdopodobniej po prostu nierealne.

Zamknięta komora spalania w kotle gazowym

✅ Kotły kondensacyjne - czyli z możliwością kondensacji, w odróżnieniu od starszych odpowiedników posiadają tzw. zamkniętą komorę spalania. Oznacza to, że powietrza (niezbędnego do procesu spalania) nie mogą pobierać z pomieszczenia, w którym się znajdują - co wielu uznaje za zaletę. Zaletę - dlatego, że z punktu widzenia powietrza w domu taki kocioł jest neutralny, nie wpływa na jego jakość ani skład. Wymaga to jednak doprowadzenia do komory powietrza z zewnątrz budynku, co najczęściej się robi poprzez kanały wentylacji. Oznacza to, że w miejscu, w którym planujemy umiejscowienie kotła - należy przewidzieć tą możliwość. Dodatkowo kocioł musi pozbywać się resztek spalin poprzez podłączenie do komina. Resztki zaś skroplin z procesu kondensacji odprowadzone będą bezpośrednio do kanalizacji. O tym trzeba pomyśleć na etapie planowania i podłączania pieca kondensacyjnego w kotłowni.

Czy przy nowoczesnym kotle gazowym kondensacyjnym kotłownia wymaga wentylacji?

✅ Zdecydowanie, niezależnie od rodzaju kotła gazowego tak. Jest to kwestia bezpieczeństwa. Kotły z zamkniętą komorą spalania wprawdzie ocenia się jako bezpieczniejsze, ale jako element dmuchania na zimne należy zastosować wentylację. W przypadku jakiejkolwiek nieszczelności instalacji lub innej awarii (musimy myśleć w perspektywie lat) zabezpieczy to przed wysokim stężeniem gazu w kotłowni (co groziłoby nawet wybuchem).

Kocioł kondensacyjny - to nadal kocioł gazowy, jest to technologia bezpieczna w stosowaniu, ale wymaga odpowiedniego podejścia do zaleceń i norm bezpieczeństwa.

Co jeśli mam stary kocioł na ekogroszek lub węgiel, który chce pozostawić - a oprócz tego dołożyć kocioł gazowy? W układzie zamkniętym czy otwartym?

✅ Bardzo częsta decyzja - chcemy ogrzewania bezobsługowego, ale boimy się, że w przypadku srogich zim będzie słono kosztować. Gaz to paliwo podatne na napięcia polityczne, co pokazały ostatnie skoki cen - z lat 2022-24.

Kocioł kondensacyjny w połączeniu z kotłem starego typu

Najczęściej w takim przypadku dzieli się układ na 2 części, tworząc tzw. układ otwarty i zamknięty. Pokrótce wyjaśniając układ otwarty to ta część naszego systemu grzewczego, która ma w pewnym punkcie kontakt z powietrzem, gdyż w najwyższym jej punkcie występuje otwarte naczynie przelewowe. Jest to naczynie, które jest wypełnione wodą z instalacji, ale nie do pełna i w przypadku wzrostu ciśnienia podnosi się w nim poziom wody (jednak dobrane jest tak by woda się wylewała jedynie w przypadku przegrzania układu, niebezpiecznego skoku ciśnienia w instalacji co ma się w naczyniu otwartym zneutralizować). Pozostała część układu - czyli układ zamknięty - jest dosłownie zamknięty, nie posiada elementu otwartego. Zamiast naczynia przelewowego otwartego ma naczynie ciśnieniowe zamknięte, a dla ochrony instalacji - tzw. zawór bezpieczeństwa, chroniący przed wysokimi ciśnieniami.

Tradycyjne piece - zostają w układzie otwartym z naczyniem przelewowym

✅ W układzie otwartym należy wówczas pozostawić kocioł na ekogroszek lub węgiel itp., gdyż te źródła ciepła z wielu względów bezpieczniej i lepiej pracują z naczyniem przeponowym typu otwartego. Podobnie często zaleca się by w części otwartej instalacji pracował kominek (jeśli z kotłem gazowym łączymy kominek z płaszczem wodnym). Dlaczego akurat w otwartym? Dlatego, że te źródła ciepła są mniej władne, mniej sterowalne. Nie da się odłączyć ich nagle od pracy i szybko wychłodzić tak jak np. kotła gazowego. Pozostają nadal ciepłe, wówczas naczynie otwarte w przypadku przegrzania układu i niebezpiecznego wzrostu ciśnienia w instalacji - odprowadzi nadmiar wody do kanalizacji i wyrówna ciśnienie w instalacji, zabiegając jej uszkodzeniu. 

✅ Piece gazowe natomiast - zaleca się do pracy w układach zamkniętych, podobnie jak np. kotły elektryczne. 

Jak połączyć oba układy? Jak połączyć układ otwarty z układem zamkniętym?

Układy tego typu łączy się poprzez tzw. PWC, czyli płytowy wymiennik ciepła. Jest to urządzenie, które przeniesie ciepło z układu kotła gazowego na drugą stronę - nie mieszając układów. Dodatkowo skróci obieg gazówki, przez co spowoduje, że układ zrównoważy się pod względem ciśnień. Wpłynie to na pracę układu pozytywnie. Warunkiem odpowiedniej pracy wymiennika ciepła z kotłem gazowym jest jego prawidłowy dobór - o tym jak należy dobrać takie urządzenie pisaliśmy tutaj. 

 

Czy kotły gazowe zawsze powinny pracować w układzie zamkniętym?

✅ Nie. Jest to jedynie naczelna zasada wynikająca z praktyki w naszym kraju, jednak ma ona bardzo sensowne podstawy, o których wspomnieliśmy wyżej. ☑️ Podstawowym kryterium dla decyzji czy dany kocioł powinien pracować w układzie zamkniętym czy otwartym jest zalecenie producenta. Jeśli mamy konkretne plany odnośnie umiejscowienia kotła w instalacji - warto odpowiednio sprawdzić jego specyfikację przed zakupem. ☑️Istnieją kotły gazowe przeznaczone do układów otwartych oraz istnieją piece na ekogroszek przeznaczone do układów zamkniętych. Jest to jednak w praktyce rzadziej spotykane.

Dodatkowym atutem układu zamkniętego dla gazu jest fakt, że styczność wody w instalacji z powietrzem z czasem przyczynia się do korozji. Uznaje się, że zamknięty układ z naczyniem przeponowym jest dla delikatnych kotłów gazowych bezpieczniejszy.

PWC płytowy wymiennik ciepła do kotła kondensacyjnego 55kW
Fot. 2 - Wymiennik ciepła z izolacją termiczną oraz zestawem do montażu ściennego wymienników - przeznaczony do łączenia układu zamkniętego i otwartego. Zdjęcie - własność Nordic Tec.
Obraz przedstawia model 50-płytowy z wymienników z serii Ba-32.

Stara instalacja - a kocioł gazowy kondensacyjny

✅ Da się to zrobić - choć oczywiście pokutuje stwierdzenie "gaz tylko w nowym budownictwie", w którym jest trochę racji. Gaz jest paliwem względnie ekonomicznym tylko w nowych lub zmodernizowanych układach. Najlepiej w ocieplonych domach w nowym budownictwie, gdyż one wymagają mniejszego wydatku energii cieplnej na ogrzanie (i mają mniejsze straty cieplne). Dodatkowo, często mówi się, że kotły gazowe super ekonomicznie sprawdzają się w instalacjach opartych na ogrzewaniu podłogowym (także w pełni, bez udziału kaloryferów), gdyż wówczas medium ogrzewa się tylko do temperatur rzędu 30-35oC, a nie do 50-60oC jak w przypadku kaloryferów. Jest w tym duża dola prawdy. Do sedna.

Stara instalacja, jeśli nie możemy jej na razie zmodernizować - jest często źródłem różnego rodzaju zanieczyszczeń i kamienia kotłowego. Nie jest to dobre dla żywotności naszego kotła. Zalecamy by w takiej sytuacji zdecydować się na oddzielenie instalacji od kotła gazowego, poprzez wydzielenie mu krótszego obiegu w układzie zamkniętym, połączonym z instalacją wymiennikiem płytowym. Ochroni to nasz kocioł i jednocześnie zrównoważy ciśnienia w pracy kotła (czyli zadziała nieco podobnie do sprzęgła hydraulicznego).

Sprzęgło hydrauliczne - czy jest to potrzebne - jeśli wszystko będzie pracować na jednym układzie?

Nie zawsze, często sprzęgło hydrauliczne nie jest potrzebne. Większość kotłów posiada wbudowaną pompkę, która generuje obieg. Mimo obecności pomp obiegowych w instalacji, w przypadku układów rozległych ciśnienia w poszczególnych częściach układu nie są podobne i przeszkadzają w pracy kotła kondensacyjnego. Obieg wody, wywołany przez kocioł, w przypadku instalacji zbyt rozległych nie załatwia sprawy. W związku z tym - jeśli taki problem występuje, należy zrównoważyć pracę układu poprzez wydzielenie krótkiego obiegu dla kotła. Teoretycznie można to zrobić, jak opisano wyżej z użyciem wymiennika ciepła - ale wówczas powstaną dwa niemieszające się ze sobą oddzielne układy. Jeśli nie ma konkretnych wskazań by montować wymiennik płytowy (np. chęć oddzielenia kotła od starej potencjalnie niezbyt czystej instalacji, lub podzielenie układu z uwagi na chęć pozostawienia w instalacji CO starego kotła na węgiel lub paliwo stałe) - można posłużyć się wówczas sprzęgłem hydraulicznym, które podzieli układ, pozwoli jednak na mieszanie się wody. Powstanie dla kotła krótszy quasi-obieg, w którym zrównoważy się ciśnienie pracy - co spowoduje, że nasz kocioł będzie pracował sprawnie i wydajnie.

 

Polecamy wymienniki ciepła marki Nordic Tec, wśród których znajdziesz szereg odpowiednich modeli do połączenia kotła gazowego z instalacją. W przypadku pytań technicznych w kwestii stosowania wymiennika w połączeniu z kotłem gazowym - skontaktuj się z nami.

___________

Aktualizacja: kwiecień 2024

 
Opublikowany w: Wymienniki ciepła i wszystko z nimi związane, Kotły CO i wszystko z nimi związane

Zostaw komentarz

Kod bezpieczeństwa