1

Technika kondensacyjna (1)

Kondensacja pary wodnej

• kondensacja pary wodnej, proces polegający na przejściu

wody ze stanu gazowego (para wodna) w ciekły (inna

nazwa: skroplenie, wykraplanie) lub stały (resublimacja)

• jest to zjawisko bardzo powszechnie występujące w

przyrodzie powoduje powstawanie chmur, mgieł, rosy,

szronu

• w procesie kondensacji pary wodnej uwalniane jest ciepło

kondensacji (inaczej: skraplania, utajone)

• zjawisko kondensacji wykorzystywane jest w technice

cieplnej w kotłach kondensacyjnych, których sprawność

przekracza 100% (w odniesieniu do wartości opałowej)

• kotły kondensacyjne różnią się od innych kotłów

materiałem, z którego są zrobione, konstrukcją, systemem

odprowadzania spalin

Technika kondensacyjna (2)

Zapotrzebowanie na moc cieplną w sezonie grzewczym

źródło: Rynek Instalacyjny 4/1999

Technika

kondensacyjna (3)

Sprawność

kotłów kondensacyjnych

W przypadku opalania gazem
ziemnym GZ50, kotły
kondensacyjne mogą uzyskać
sprawność ponad 109% (odniesioną
do wartości opałowej paliwa).

Energia w paliwie

Energia użyteczna (ciepło)

Sprawność

przy wykorzystaniu

ciepła kondensacji

(do 109%)

Sprawność przy pracy

niekondensacyjnej

(do 96%)

Straty ciepła

parowania

Ciepło utajone

Ciepło spalania (111%)

Wartość opałowa (100%)

Strata

kominowa

Straty

przez obudowę

Sprawność kotła kondensacyjnego
zależy od:
- parametrów pracy
- obciążenia cieplnego kotła
- rodzaju paliwa
- nadmiaru powietrza
- wilgotności powietrza do spalania

Technika kondensacyjna (4)

Sprawność znormalizowana

Sprawność
znormalizowaną można
utożsamiać ze średnią
sprawnością kotła w
sezonie
grzewczym,używanego
do celów c.o.
Określa się ją na
stanowisku badawczym.
Dotyczy to nie tylko
kotłów
kondensacyjnych.

źródło: Viessmann

Wyznaczenie sprawności znormalizowanej kotłów VEROMAT (370 kW)
Parametry obliczeniowe 75/60

o

C

Sprawność kotłów
kondensacyjnych jest
większa, gdy niskie są
parametry pracy obiegów
grzewczych.

źródło: Viessmann

Wzrost sprawności
następuje ze spadkiem
obciążenia cieplnego
kotła..

Technika

kondensacyjna (5)

Wpływ obciążenia

cieplnego kotła na

sprawność

Im niższa parametry
pracy instalacji, tym
lepsze wykorzystanie
ciepła kondensacji i
wyższa sprawność
kotła.

Technika kondensacyjna (6)

Wpływ parametrów pracy na sprawność

źródło: Viessmann

Kotły kondensacyjne
najlepiej sprawdzają się
niskotemperaturowych
systemach grzewczych
(np. ogrzewanie
podłogowe).

2

Technika kondensacyjna (7)

Udział ciepła kondensacji w paliwach

Paliwo

Ciepło

spalania

H

s

[MJ/m

3

]

Warość

opałowa

H

i

[MJ/m

3

]

H

s

/H

i

[ - ]

H

s

-H

i

[MJ/m

3

]

Ilość

kondensatu

[kg/m

3

paliwa]

gaz zimny
GZ-41,5
gaz ziemny
GZ-50
propan
butan
olej opałowy
lekki

35,2

41,2

100,9
133,8

44,7

MJ/dm

3

31,8

37,2
92,9

123,7

42,2

MJ/dm

3

1,11

1,11
1,09
1,08

1,06

3,4

4,0
8,0

10,1

2,5

MJ/dm

3

1,53

1,63
3,37
4,29

0,88 kg/dm

3

Gaz ziemny zawiera w swym składzie więcej wodoru, niż inne paliwa, więc spaliny z
gazu ziemnego zawierają więcej pary wodnej. Stąd większy udział ciepła utajonego w
cieple spalania.

Temperatura punktu
rosy (t

PR

) dla danego

paliwa, zależy od
zawartości CO

2

w

spalinach, a to z kolei
zależy od
współczynnika
nadmiaru powietrza.
Im wyższa jest t

PR

, tym

gorszy efekt techniki
kondensacyjnej

Technika

kondensacyjna (8)

Temperatura punktu rosy

źró

dł

o:

Vi

es

sm

an

n

Technika kondensacyjna (9)

Odczyn skroplin

źródło: Polski Instalator 9/2004

Technika kondensacyjna (10)

Odprowadzanie skroplin

• skropliny z kotłów kondensacyjnych (oraz z kominów tych

kotłów) mogą być odprowadzane do bezpośrednio do kanalizacji,

gdy jest możliwe odpowiednie rozcieńczenie kondensatu

ściekami o odczynie zasadowym

• można założyć, że bezpieczne będzie co najmniej 20-krotne

rozcieńczenie skroplin ściekami bytowymi

– kocioł kondensacyjny o mocy 10 kW wytwarza ok. 1 dm

3

kondensatu na

godzinę, czyli 24 dm

3

na dobę

– w szczycie ciepłowniczym potrzeba więc 24x20=480 dm

3

/dobę ścieków

bytowych, by rozcieńczyć skropliny

• skropliny można odprowadzać skroplin, bez ich zneutralizowania,

do przydomowych oczyszczalni ścieków, pod warunkiem, że

przerwa w dopływie ścieków bytowych jest krótsza niż 20 dni

• konieczna jest kontrola drożności przewodu odprowadzającego

skropliny (zatkanie przewodu przez osad znajdujący się w

kondensacie)

Technika kondensacyjna (11)

Neutralizacja skroplin

• skropliny z kotłów

o mocy do 25 kW

mogą być odprowadzane

bezpośrednio do kanalizacji

sanitarnej lub deszczowej (warunek:

odporność instalacji kanalizacyjnej na ścieki o kwaśnym

odczynie)

• skropliny z kotłów

o mocy 25 kW ÷ 200 kW

mogą być

odprowadzane

bez neutralizacji

,

warunkowo

:

– zatrzymywane są w zbiorniku i mieszane potem ze ściekami domowymi
– pH tej mieszaniny mieści się w przedziale 5,5÷7,0

• skropliny z kotłów

o mocy ponad 200 kW

mogą być

odprowadzane do kanalizacji wyłącznie

za pośrednictwem

neutralizatora skroplin

• neutralizatory kondensatu działają na zasadzie przepuszczania

skroplin przez

złoże o odczynie zasadowym

(np. dolomit); dla

większych kotłów (>350 kW) wskazane zastosowanie pompy

kondensatu

Przekrój kotła Thermo Condens

Technika kondensacyjna (12)

Konstrukcje kotłów kondensacyjnych

źró

dł

o:

W

ei

sh

aupt

Przekrój kotła GB112

źró

dł

o:

Bud

er

us

Palnik

Skropliny

Powrót do kotła

Zasilanie c.o.

Spaliny

3

Przekrój kotła Veromat

Technika kondensacyjna (13)

Konstrukcje kotłów kondensacyjnych

źró

dł

o:

Vi

es

sm

an

n

Palnik

Skropliny

Powrót do kotła

Zasilanie c.o.

Spaliny

Kocioł ze zintegrowanym
wymiennikiem ciepła
(tzw. II generacji)

Technika kondensacyjna (14)

Konstrukcje kotłów kondensacyjnych

źró

dł

o:

R

yn

ek In

st

al

ac

yj

ny

4/

199

9

Kocioł dwufunkcyjny
(tzw. III generacji)

Technika kondensacyjna (15)

Kocioł „subkondensacyjny”

źró

dł

o:

Bud

er

us

Technika kondensacyjna (16)

Kocioł „subkondensacyjny”

• kocioł nazywany jest „subkondensacyjnym”, ponieważ

osiąga sprawność 99%, nie powodując jednak wykraplania

się pary wodnej

w przewodach spalinowych kotła

• kocioł olejowy, wykonany na bazie kotła o obniżonych

parametrach o sprawności 96%

• wykorzystano materiały takie, jak w kotłach

niekondensacyjnych (żeliwo szare), dwa żeliwne człony

(symetryczne – prawy i lewy) są pokryte stożkowymi

wypustkami, intensyfikującymi proces wymiany ciepła

• różnica polega na zastosowaniu

dodatkowych przegód

zmieniających kierunek przepływu spalin

• kocioł G135 jest 3-ciągowy, a kocioł GB135 jest 5-

ciągowy, co

podwyższa sprawność

, ale zwiększa opór

przepływu spalin i powoduje

spadek mocy

Technika kondensacyjna (17)

Prawidłowa eksploatacja kotła

• szacowany przez producenta czas eksploatacji kotła

kondensacyjnego, to ok. 15 lat

• przy prawidłowej eksploatacji można zwiększyć do 30 lat

• najważniejsze elementy prawidłowej eksploatacji

:

– szczelny układ hydrauliczny
– woda o odpowiedniej jakości
– prawidłowy układ odprowadzania spalin
– paliwo dobrej jakości
– odpowiedni strumień czystego powietrza do spalania
– odpowiednie warunki w pomieszczeniu kotłowni (sucho, czysto, bez

składowania np. środków chemicznych)

– prawidłowy odpływ skroplin (kontrola drożności przewodów

odpływowych)

– dobre warunki doprowadzania energii elektrycznej
– coroczny przegląd serwisowy

Technika kondensacyjna (18)

Podumowanie

• nowoczesne kotły kondensacyjne mają

wyższą sprawność

od

nowoczesnych kotłów o obniżonych parametrach z zamkniętą

komorą spalania o:

– ok. 16% (przy pracy na c.o. przy parametrach 40/30

o

C)

– ok. 12% (przy podgrzewaniu c.w.u. do 60

o

C)

• o tyle

mniej zużywają paliwa

• najefektywniej pracują

przy niskich parametrach i częściowym

obciążeniu

(czyli w tzw. okresie przejściowym)

• wymagają

specjalnej konstrukcji i odpowiednich materiałów

• konieczność odprowadzania kondensatu

(czasem też

neutralizowania)

• wymagają stosowania

szczelnych układów spalinowych

z

materiałów kwasoodpornych