Energia w paliwie
Technika kondensacyjna (1) Ciepło spalania (111%)
Technika
Wartość opałowa (100%)
Kondensacja pary wodnej
Ciepło utajone
kondensacyjna (2)
" kondensacja pary wodnej, proces polegający na przejściu
Sprawność
wody ze stanu gazowego (para wodna) w ciekły (inna
Strata kotłów kondensacyjnych
Straty ciepła
nazwa: skroplenie, wykraplanie) lub stały (resublimacja) kominowa
parowania
Sprawność kotła kondensacyjnego
" jest to zjawisko bardzo powszechnie występujące w
Straty zależy od:
przyrodzie powoduje powstawanie chmur, mgieł, rosy,
przez obudowÄ™
Sprawność przy pracy - parametrów pracy
szronu
niekondensacyjnej
- obciążenia cieplnego kotła
(do 96%)
" w procesie kondensacji pary wodnej uwalniane jest ciepło - rodzaju paliwa
- nadmiaru powietrza
kondensacji (inaczej: skraplania, utajone)
Sprawność
przy wykorzystaniu - wilgotności powietrza do spalania
" zjawisko kondensacji wykorzystywane jest w technice ciepła kondensacji
(do 109%)
cieplnej w kotłach kondensacyjnych, których sprawność
przekracza 100% (w odniesieniu do wartości opałowej)
W przypadku opalania gazem
ziemnym GZ50, kotły
" kotły kondensacyjne różnią się od innych kotłów
kondensacyjne mogą uzyskać
Energia użyteczna (ciepło)
materiałem, z którego są zrobione, konstrukcją, systemem
sprawność ponad 109% (odniesioną
odprowadzania spalin
1 do wartości opałowej paliwa). 2
Technika
Technika kondensacyjna (3)
kondensacyjna (4)
Sprawność znormalizowana
Wpływ obciążenia
Wyznaczenie sprawności znormalizowanej kotłów VEROMAT (370 kW)
cieplnego kotła na
Parametry obliczeniowe 75/60oC
sprawność
Sprawność
znormalizowaną można
Sprawność kotłów
utożsamiać ze średnią
kondensacyjnych jest
sprawnością kotła w
większa, gdy niskie są
sezonie
parametry pracy obiegów
grzewczym,używanego
grzewczych.
do celów c.o.
Określa się ją na Wzrost sprawności
stanowisku badawczym. następuje ze spadkiem
Dotyczy to nie tylko obciążenia cieplnego
kotłów kotła..
kondensacyjnych.
3 4
z
ródło: Viessmann z
ródło: Viessmann
Technika kondensacyjna (5)
Technika kondensacyjna (5a)
Rodzaj paliwa i parametry pracy a sprawność Rodzaj paliwa i parametry pracy a sprawność
60
tz
tPR gaz
80
ziemny
a)
50
tPR olej
70
opałowy
tz
40
tp
60
tPR gaz
tp
ziemny
30
50
tPR olej
opałowy
10 0 -10 -20
40
kondensacja - gaz ziemny, olej opałowy
Temperatura zewnętrzna w sezonie grzewczym te [o
C]
10 0 -10 -20
kondensacja - olej Kotły kondensacyjne najlepiej
kondensacja - gaz ziemny
sprawdzajÄ… siÄ™
Im niższa parametry pracy instalacji,
Temperatura zewnętrzna w sezonie grzewczym te [oC]
niskotemperaturowych systemach
tym lepsze wykorzystanie ciepła
grzewczych (np. ogrzewanie
kondensacji i wyższa sprawność kotła.
5 podłogowe 40/30oC). 6
1
o
z
p
o
z
p
Parametry pracy instalacji
t /t [ C]
o
o
4,5 C
-8 C
Parametry pracy instalacji
t /t [ C]
Technika kondensacyjna (6)
Technika kondensacyjna (7)
Zapotrzebowanie na moc cieplnÄ… w sezonie grzewczym
Udział ciepła kondensacji w spalinach
Wartość Udział Ilość pary Ciepło utajone Ciepło
opałowa masowy wodnej ze w parze wodnej utajone
wodoru w spalenia 1 kg ze spalenia 1 kg (wartość
paliwie paliwa paliwa opałowa =
100)
Gaz 44 900 kJ/kg 25% 2,25 kg 5 175 kJ 11
ziemny (35 000
kJ/m3)
Propan 46 000 kJ/kg 18% 1,62 kg 3 726 kJ 8
techniczny
Olej 42 600 kJ/kg 12% 1,08 kg 2 484 kJ 6
opałowy
lekki
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
7 cieple spalania.
z
ródło: Rynek Instalacyjny 4/1999 8
Technika kondensacyjna (9)
Technika
Odczyn skroplin
kondensacyjna (8)
1 M roztwór NaOH
14 14
Temperatura punktu rosy
13 13
Odczyn Woda wapienna
zasadowy
Temperatura punktu rosy 12 12
(tPR) dla danego paliwa, 11 11
jest zwiÄ…zana z 10 10
Mydło
zawartością CO2 w 9 9
spalinach, a ta z kolei 8 8
Åšcieki Woda
pH
zależy od współczynnika bytowe 7 7 wodociągowa
nadmiaru powietrza 6 6
Woda
(dodatkowe powietrze 5 5 deszczowa
Gaz ziemny
rozcieńcza CO2 w 4 4
Coca cola
Olej opałowy
spalinach i jednocześnie 3 3
standardowy
(0,2% S )
osusza je  obniżając tPR ). 2 2
Kwas żołądkowy
Odczyn
Im niższa jest tPR spalin 1 1
kwaśny
1 M roztwór HCl
tym gorszy efekt techniki 0 0
kondensacyjnej.
9 10
Technika kondensacyjna (10)
Technika kondensacyjna (11)
Odprowadzanie skroplin
Neutralizacja skroplin
" skropliny z kotłów kondensacyjnych (oraz z kominów tych
" skropliny z kotłów o mocy do 25 kW mogą być odprowadzane
kotłów) mogą być odprowadzane do bezpośrednio do kanalizacji,
bezpośrednio do kanalizacji sanitarnej lub deszczowej (warunek:
gdy jest możliwe odpowiednie rozcieńczenie kondensatu
odporność instalacji kanalizacyjnej na ścieki o kwaśnym
ściekami o odczynie zasadowym
odczynie)
" można założyć, że bezpieczne będzie co najmniej 20-krotne
" skropliny z kotłów o mocy 25 kW ÷ 200 kW mogÄ… być
rozcieńczenie skroplin ściekami bytowymi
odprowadzane bez neutralizacji, warunkowo:
 kocioł kondensacyjny o mocy 10 kW wytwarza ok. 1 dm3 kondensatu na
 zatrzymywane są w zbiorniku i mieszane potem ze ściekami domowymi
godzinÄ™, czyli 24 dm3 na dobÄ™
 pH tej mieszaniny mieÅ›ci siÄ™ w przedziale 5,5÷7,0
 w szczycie ciepłowniczym potrzeba więc 24x20=480 dm3/dobę ścieków
" skropliny z kotłów o mocy ponad 200 kW mogą być
bytowych, by rozcieńczyć skropliny
odprowadzane do kanalizacji wyłącznie za pośrednictwem
" skropliny można odprowadzać, bez ich zneutralizowania, do
neutralizatora skroplin
przydomowych oczyszczalni ścieków, pod warunkiem, że
" neutralizatory kondensatu działają na zasadzie przepuszczania
przerwa w dopływie ścieków bytowych jest krótsza niż 20 dni
skroplin przez złoże o odczynie zasadowym (np. dolomit); dla
" konieczna jest kontrola drożności przewodu odprowadzającego
większych kotłów (>350 kW) wskazane zastosowanie pompy
skropliny (zatkanie przewodu przez osad znajdujÄ…cy siÄ™ w
kondensatu
11 12
kondensacie)
2
z
ródło: Viessmann
kondensacyjnych
Skropliny z kotłów
Technika kondensacyjna (12) Technika kondensacyjna (13)
Konstrukcje kotłów kondensacyjnych Konstrukcje kotłów kondensacyjnych
Spaliny
Zasilanie c.o.
Palnik Palnik
ZB
Zasilanie c.o.
Powrót do kotła
wyższe
parametry
Powrót do kotła Powrót do kotła
niższe
parametry
Spaliny
Skropliny
Skropliny
Przekrój kotła GB112
Przekrój kotła Thermo Condens
13 14
Przekrój kotła Veromat
Technika
a) b) c)
c.w.u.
Technika kondensacyjna (15)
Do c.o. kondensacyjna
Do c.o.
Do c.o.
Kocioł  subkondensacyjny
Z c.o. (14)
Z c.o.
Konstrukcje kotłów
Z c.o.
z.w.
kondensacyjnych
d) e)
Do c.o. Do c.o.
Z c.o.
Z c.o.
a) kocioł ze zintegrowanym kondensacyjnym wymiennikiem ciepła, b) kocioł z
wymiennikiem kondensacyjnym umieszczonym pod wymiennikiem tradycyjnym, c)
dwufunkcyjny kocioł kondensacyjny (wewnętrzny zbiornik - obieg c.o., zewnętrzny zbiornik
- zasobnik ciepłej wody użytkowej, podgrzewanej za pośrednictwem wody obiegu c.o.),
d)zastosowanie oddzielnego wymiennika kondensacyjnego (skraplacza) za kotłem, e)
15 16
zastosowanie wymiennika tradycyjnego i kondensacyjnego pod wspólną obudową
Technika kondensacyjna (16) Technika kondensacyjna (17)
Kocioł  subkondensacyjny Dobór instalacji
" kocioł nazywany jest  subkondensacyjnym , ponieważ
" Instalacja c.o. powinna, być tak dobrana, by
osiąga sprawność 99%, nie powodując jednak wykraplania
temperatura wody powracającej do kotła była jak
się pary wodnej w przewodach spalinowych kotła
najniższa (np. ogrzewanie podłogowe 40/30oC).
" kocioł olejowy, wykonany na bazie kotła o obniżonych
parametrach o sprawności 96%
" Kocioł kondensacyjny, wytwarzając ciepło na do
" wykorzystano materiały takie, jak w kotłach
przygotowania c.w.u., pracuje z niższą sprawnością
niekondensacyjnych (żeliwo szare), dwa żeliwne człony
(utrzymanie wysokiej sprawności  dodatkowe
(symetryczne  prawy i lewy) są pokryte stożkowymi
koszty inestycyjne ®ð gdy roczne zapotrzebowanie
wypustkami, intensyfikującymi proces wymiany ciepła
" różnica polega na zastosowaniu dodatkowych przegód na c.w.u. jest duże).
zmieniających kierunek przepływu spalin
" Kotły kondensacyjne mogą mieć ograniczoną
" kocioł G135 jest 3-ciągowy, a kocioł GB135 jest 5-
temperaturę wody w kotle do np. 75oC, co może
ciągowy, co podwyższa sprawność, ale zwiększa opór
mieć wpływ na dobór instalacji grzewczych.
przepływu spalin i powoduje spadek mocy
17 18
3
z
ródło: Weishaupt
z
ródło: Buderus
s
ru
e
d
Bu
n
:
n
o
Å‚
a
d
m
ró
s
s
z

e
i
V
:
o
Å‚
d
ró
z

Technika kondensacyjna (18) Technika kondensacyjna (19)
Projektowanie kotłowni 1 Projektowanie kotłowni 2
" Najlepsze paliwo gaz ziemny " W układzie ze sprzęgłem hydraulicznym typu PRH,
wydatek pomp kotÅ‚owych o 10¸ð30% mniejszy od wydatku
" Olej opałowy  maks. sprawność niższa o ok. 5%
pomp obiegowych.
Sprawność średniosezonowa jeszcze mniejsza. Ciche i
a) b)
Ogrzewanie
Kocioł podłogowe
kondensacyjny
niskoemisyjne spalanie, pod warunkiem zapewnienia paliwa V1, t1 V2, t2
. .
VPK = 0,7 _ 0,9 VP O
:
wysokiej jakości.
" Górne ograniczenie temperatury wody w kotle, może
PO V4, t4 V3, t3
PK
PRH
uniemożliwiać dezynfekcję termiczną podgrzewacza i
t1 > t2
t3 = t4
instalacji c.w.u. (czyli zwalczanie bakterii V1 < V2
V3 > V4
chorobotwórczych z rodziny Legionellaceae). Należy wtedy
" Należy zapewnić odpływ skroplin do kanalizacji, zarówno z
dodatkowo zamontować grzałkę elektryczną w
kotła jak i z komina.
podgrzewaczu lub stosować dezynfekcję chemiczną.
" NadciÅ›nieniowy ukÅ‚ad odprowadzania spalin ®ð szczelne
" W układzie hydraulicznym nie stosuje się rozwiązań
przewody spalinowe.
podwyższających temperaturę wody powracającej do kotła.
" Izolacja termiczna musi chronić przed zamarzaniem skroplin
19 wewnÄ…trz komina. 20
Technika kondensacyjna (21)
Technika kondensacyjna (20)
Prawidłowa eksploatacja kotła
Eksploatacja
" Skropliny - jak ścieki i przed wprowadzeniem do kanalizacji
" W układzie ze sprzęgłem hydraulicznym typu PRH,
należy je rozcieńczyć lub zneutralizować do wartości pH co
wydatek pomp kotÅ‚owych o 10¸ð30% mniejszy od
najmniej 6,5.
wydatku pomp obiegowych.
" Nie ma potrzeby schładzania skroplin przed zrzutem, gdyż
temperatura ich nie jest wysoka i nie przekracza 30°C
" Należy zapewnić odpływ skroplin do kanalizacji,
(maksymalna dopuszczona przepisami temperatura to 35°C ).
zarówno z kotła jak i z komina.
" Powietrze do spalania powinno być bez pyłu i kurzu.
" NadciÅ›nieniowy ukÅ‚ad odprowadzania spalin ®ð
Zanieczyszczenia spływają wraz ze skroplinami i mogą
zablokować syfon na odpływie skroplin.
szczelne przewody spalinowe.
" Woda w układzie hydraulicznym musi być dobrej jakości.
" Komin z materiałów odpornych na korozję.
Straty wody powinny być jak najmniejsze.
" Izolacja termiczna musi chronić przed zamarzaniem
" Coroczne przeglądy serwisowe. Lepiej unikać awarii, niż je
potem usuwać. Rzeczywiste oszczędności - tylko przy
skroplin wewnÄ…trz komina.
prawidłowo wyregulowanym urządzeniu.
21 22
Technika kondensacyjna (22)
Podsumowanie
" nowoczesne kotły kondensacyjne mają wyższą sprawność od
nowoczesnych kotłów o obniżonych parametrach z zamkniętą
komorÄ… spalania o:
 ok. 15% (przy pracy na c.o. przy parametrach 40/30oC)
 ok. 12% (przy podgrzewaniu c.w.u. do 60oC)
" o tyle mniej zużywają paliwa
" najefektywniej pracujÄ… przy niskich parametrach (ogrzewanie
podłogowe) 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
23
4