(wersja 2)
dr inż. Andrzej Grzegorczyk
Katedra Klimatyzacji i Ciepłownictwa
Wydział Inżynierii Środowiska
Politechnika Wrocławska
NISKOPARAMETROWE WODNE KOTŁY CENTRALNEGO OGRZEWANIA
I PROBLEMY ICH EKSPLOATACJI
Podstawowym problemem związanym ze spalaniem paliw jest ograniczenie emisji zanieczyszczeń powietrz atmosferycznego: pyłu, CO2, SO2 i tlenków azotu. Emisja pyłu jest związana ze spalaniem paliw stałych i jej ograniczenie w przypadku kotłów c.o., o stosunkowo małych mocach, jest praktycznie niemożliwe. Zmniejszenie emisji CO2 można osiągnąć zmniejszając ilość spalanego paliwa, a więc obniżając straty ciepła budynków i podnosząc sprawność kotłów. Zmniejszenie emisji SO2 uzyskuje się przez stosowanie paliw o niskiej zawartości siarki. Wszystkie powyższe warunki spełnia się przechodząc z węgla i koksu na paliwa płynne i gazowe, dlatego poniżej omówiono przede wszystkim kotły c.o. na te paliwa i podstawowe problemy ich eksploatacji.
Dla uzyskania wysokiej sprawności kotła konieczna jest optymalizacja procesu spalania, a więc przede wszystkim geometrii komory spalania i utrzymanie właściwego nadmiaru powietrza. Ponieważ kotły grzewcze pracują przy zmiennych obciążeniach, praktycznie przez cały sezon grzewczy mniejszych od obliczeniowych, stąd sprawność znamionowa (nominalna) kotła nie jest właściwym wskaźnikiem do oceny jakości pracy kotła - lepszym jest podawana niekiedy przez producenta sprawność roczna (czyli sezonu grzewczego). Istotny jest też przebieg krzywej sprawności przy mniejszych obciążeniach kotła. Np. dla trzeciej strefy klimatycznej (te,o = -20°C) i budynku mieszkalnego (ti,o = +20°C) obciążenie względne przy wyłączeniu ogrzewania przy te,k= +12°C wyniesie (20 - 12)/((20 - (-20)) = 8/40 = 0,2 (20 %) obliczeniowego. Kotły na paliwo stałe mają z reguły maksymalne sprawności przy dużym obciążeniu, natomiast przy obciążeniu ok. 40 - 50 % sprawność ich może być o połowę mniejsza od sprawności przy mocy znamionowej. Kotły na olej/gaz, m.in. dzięki możliwości regulowania strumienia powietrza do spalania wraz ze zmianami strumienia paliwa, dobrego wymieszania paliwa i powietrza oraz optymalizacji kształtu komory spalania mają maksimum sprawności przy obciążeniu 30 - 50 % i bardzo płaską charakterystykę sprawności od 20 do 100 % obciążenia. Zatem typowa kotłownia grzewcza na paliwo stałe będzie składała się z 2 - 4 kotłów, a ta sama kotłownia na olej/gaz z 1 - 2 kotłów (jeżeli istnieje gwarancja szybkiego serwisu, to niekiedy projektuje się kotłownię nawet na kilkaset kilowatów z jednym kotłem). Często kotłownia dostarcza ciepło dla potrzeb ciepłej wody użytkowej. Obliczeniowa wartość (w zależności m.in. od systemu wytwarzania c.w.u i sposobu jego rozliczania) wynosi obecnie ok. 14 - 20 % Qco, obl.. W takiej sytuacji 1 kocioł na gaz/olej pracował by w lecie ze zbyt małym obciążeniem, a więc niską sprawnością i należy zaprojektować dwa kotły, najlepiej o jednakowej mocy. Tak więc, oprócz zalet związanych z rodzajem paliwa, kotłownia gazowa, w której nie trzeba magazynować paliwa, będzie zajmowała znacznie mniej miejsca niż kotłownia na paliwo stałe o tej samej mocy. Szczególną zaletą gazu ziemnego wysokometanowego jest śladowa zawartość siarki, stąd emisja SO2 jest wyjątkowo niska. Olej opałowy, dopuszczony do stosowania w kotłowniach centralnego ogrzewania, musi mieć małą lepkość i gęstość, ale przede wszystkim niską zawartość siarki (w Polsce - Ekoterm Plus, odpowiednik oleju ekstralekkiego EL w Niemczech).
Podział wodnych kotłów centralnego ogrzewania.
1. Według zastosowanego materiału: żeliwne członowe, stalowe.
Zaletami kotłów żeliwnych są: większa (niż stalowych) odporność na korozję, możliwość montażu kotła w kotłowni (nie trzeba przewidywać odpowiednio dużych otworów montażowych) i możliwość zwiększenia mocy kotła przez dołożenie dalszych członów. Kotły te są bardziej odporne na korozję ze względu na rodzaj materiału i grubszą ściankę. Kotły żeliwne produkują w Polsce FAKOT Nowa Sól i FAKORA w Łodzi, z dużych firm zagranicznych, działających na rynku polskim, specjalizują się w kotłach żeliwnych Buderus (RFN) i De Dietrich (Francja). Zaletami kotłów stalowych są: optymalna geometria komory spalania (dostosowana do rodzaju paliwa czy typu palnika), możliwość dokonywania napraw przez spawanie, odporność na wysokie temperatury i ciśnienia, duże moce na pojedynczy kocioł.
Kotły stalowe dzielą się na
kotły płomieniówkowe, w których spaliny płyną przez pęki rurek (płomieniówek). Jest to najczęstsza konstrukcja kotłów grzewczych trójciągowych: pierwszy ciąg stanowi komora spalania, następnie spaliny płyną drugim ciągiem płomieniówek ku przodowi i trzeci ku tyłowi. Moce jednostkowe takich kotłów sięgają 10 - 15 MW, przy czym w dużych kotłach na paliwo stałe stosuje się mechaniczne nawęglanie i odpopielanie oraz ruszt ruchomy i ew. podmuch strefowy powietrza do spalania;
kotły płomienicowe, w których spaliny przepływają przez pofałdowaną rurę o dużej średnicy (w jej przedniej części znajduje się palenisko). Są to kotły parowe wysokoprężne;
kotły wodnorurkowe (opłomkowe), w których woda przepływa przez pęki rurek stanowiące ekranowanie komory spalania. Tak są konstruowane duże kotły wodne ciepłownicze oraz parowe wysokoprężne kotły przemysłowe i energetyczne.
Więksi producenci krajowi kotłów stalowych: FAKO Rumia, kotły powyżej 700 kW - SEFAKO Sędziszów; tylko na paliwo stałe EKOMET Pleszew i UNIWEX Elbląg.
Duże firmy zagraniczne w Polsce: Viessmann, Schäfer Interdomo.
Ponadto na rynku kotłów grzewczych c.o. sprzedawane są kotły olejowo-gazowe żeliwne i stalowe wielu różnych firm niemieckich (Brötje, Strebel, Wolf, Hydrotherm-Stiebel Eltron, czy mniejsze kotły Vaillant, Junkers) czy włoskich (Ferroli, Beretta).
2. Według temperatury: niskotemperaturowe (do 100°C), średniotemperaturowe (do 115°C), wysokotemperaturowe (powyżej 115°C). Uwaga 1: na polskim rynku znajduje się bardzo dużo kotłów niemieckich, gdzie podział jest inny. Niemieckie określenie kocioł niskotemperaturowy oznacza kocioł, który może być eksploatowany przy zmiennej temperaturze wody kotłowej, w zasadzie nie wyższej niż 75°C (z możliwością pracy przy podwyższonych temperaturach wody). W zależności od temperatury zewnętrznej, temperatura ta może wynosić 40°C lub mniej bez szkody dla kotła na skutek wykraplania się pary wodnej w spalinach. Odrębną grupę stanowią kotły kondensacyjne (kondensujące) w których następuje schłodzenie spalin poniżej temperatury punktu rosy i wykroplenie zawartej w nich pary wodnej oddającej swoje ciepło skraplania. Ponieważ w większości urządzeń, w których są spalane paliwa chemiczne, woda ze spalania wodoru jest wydalana z resztą spalin w postaci pary, dlatego do określenia sprawności kotła przyjmuje się wartość opałową paliwa a nie wyższe od niej o ciepło skraplania pary wodnej zawartej w spalinach ciepło spalania. Dlatego też kotły kondensacyjne mogą mieć sprawność znormalizowaną powyżej 100%. Pamiętać jednak należy, że warunkiem kondensacji pary wodnej w spalinach jest odpowiednio niska temperatura powrotu przez cały okres sezonu grzewczego, co oznacza współpracę kotła z ogrzewaniem o niskich parametrach obliczeniowych (nie wyżej niż 55/45°C), czyli np. z ogrzewaniem podłogowym. Jeżeli zastosuje się kocioł kondensacyjny współpracujący z najczęściej stosowanym w Polsce ogrzewaniem o parametrach obliczeniowych 90/70°C, to przez dużą część sezonu grzewczego nie będzie zachodziła w nim kondensacja pary wodnej w spalinach i kocioł będzie działał jak zwykły kocioł, ale ze sprawnością niższą o ponad 10% (dla gazu ziemnego), a pamiętać trzeba, że kocioł kondensacyjny jest droższy od zwykłego. Ze względu na kwaśny odczyn spalin kotły te muszą być wykonane w specjalny sposób i z użyciem stali kwasoodpornej, emaliowania powierzchni itp., co podnosi ich koszt. Uwaga 2: w przypadku kotłów niemieckich należy zwrócić uwagę na maksymalne temperatury pracy. Temperatura progowa (albo maksymalna temperatura zasilania, temperatura zabezpieczenia, dopuszczalna temp. wody zasilające, itp.) oznacza temperaturę, na którą jest nastawiony zaplombowany termostat awaryjny - po jej osiągnięciu następuje awaryjne wyłączenia palnika (olej/gaz). Natomiast maksymalna temperatura zasilania c.o. (normalnej pracy) jest niższa z reguły o 15°C. Ponieważ brak tu jednoznacznej terminologii polskiej, zawsze należy upewnić się u dostawcy kotła jaka może być maksymalna temperatura robocza (normalnej pracy kotła).
3. Według rodzaju paliwa: kotły na paliwo stałe (kotły żeliwne - na koks), gazowe, olejowe (do ogrzewania można stosować tylko specjalny olej opałowy ekstra lekki) oraz na energię elektryczną. Są także kotły wielopaliwowe (np. z osobnym paleniskiem na paliwo stałe i osobnym dla palnika gazowego czy olejowego) oraz przestawialne na różne rodzaje paliwa (np. po wymontowaniu lub osłonięciu rusztu montuje się palni olejowy/gazowy). Dostępne na rynku kotły c.o. średniej i dużej mocy (oprócz gazowych kotłów z palnikiem atmosferycznym) są kotłami przystosowanymi do gazowych i olejowych palników nadmuchowych (wentylatorowych), które mają standardowe połączenie z kotłem. Oferowane są także palniki uniwersalne olejowo-gazowe, ale są droższe.
Proste w konstrukcji kotły stalowe na paliwo stałe oraz z gazowymi palnikami atmosferycznymi są także produkowane w kraju przez wiele zakładów rzemieślniczych.
Kotły z palnikiem gazowym atmosferycznym mają palnik zintegrowany. Kotły olejowe małe są niekiedy dostarczane z palnikiem, zwłaszcza w przypadku kotłów o obniżonej emisji NOx. Niektórzy producenci kotłów oferują opcjonalnie własne palniki nadmuchowe na olej i gaz, zazwyczaj do 150 - 200 kW. Duże palniki produkują wyspecjalizowane firmy.
System ogrzewania otwarty czy zamknięty.
Zgodnie z PN-B-02414:1999 tylko ogrzewania, w których źródłem ciepła jest wymiennik ciepła albo kocioł (kotły) opalany paliwem ciekłym, gazowym lub zasilany energią elektryczną mogą mieć pracować w systemie zamkniętym. Kocioł musi mieć dopuszczenie do pracy w takim systemie. Zatem kotły grzewcze na paliwo stałe nie mogą pracować w systemie zabezpieczonym według powyższej normy (nie dotyczy to kotłów wysokotemperaturowych) i muszą mieć zabezpieczenie systemu otwartego (PN-B-02413:1991).
4. Małe kotły domowe o mocach 7...25 kW (granice orientacyjne) na paliwa stałe, płynne i gazowe o różnych rozwiązaniach konstrukcyjnych, zarówno żeliwne jak i stalowe. Kotły stalowe są w wersji stojącej lub wiszącej, te ostatnie często o szerokości przystosowanej do typowej zabudowy meblowej kuchennej czy łazienkowej. Krajowym producentem jest TERMET Świebodzice.
Powietrze potrzebne do spalania dopływa kanałem nawiewnym. Im zimniej na zewnątrz, tym zużywa się więcej paliwa i potrzeba coraz więcej powietrza, które ma coraz niższą temperaturę. W większych kotłowniach zyski ciepła od kotłów i armatury często pokrywają straty ciepła i wystarczają do podgrzania napływającego powietrza, chociaż obowiązkiem projektanta jest sprawdzenie tego bilansu cieplnego i ew. zaprojektowanie grzejnika w kotłowni. Problem powstaje w przypadku projektowania indywidualnych ogrzewań mieszkań, zazwyczaj małymi kotłami gazowymi wiszącymi lub stojącymi np. w kuchni, z wykonaniem otworu nawiewnego w ścianie zewnętrznej. Nawet przy odpowiednim powiększeniu grzejnika, droga przepływu zimnego powietrza jest na tyle krótka, że nie zdąży się ono wymieszać z ciepłym powietrzem znad grzejnika (czy ogrzać przepływając poprzez grzejnik, jeżeli otwór w ścianie jest za grzejnikiem) i pomieszczenie wyziębia się w stopniu uciążliwym dla użytkowników (problem ten nie występuje w przypadku gazowych przepływowych podgrzewaczy c.w.u., które nie pracują w sposób ciągły przez długie okresy czasu, w przeciwieństwie do kotłów c.o.). Jednym rozwiązaniem jest doprowadzenie powietrza kanałem bezpośrednio do komory spalania, chociaż zimne powietrze obniża sprawność kotła, drugim - zastosowanie przewodu powietrzno-spalinowego („rura w rurze”) chociaż następuje tu ochłodzenie spalin i zmniejszenie ciągu kominowego, co może być niebezpieczne chyba, że kocioł jest przystosowany do tego trybu pracy lub posiada dmuchawę. Niektórzy producenci oferują takie kotły do ogrzewania pojedynczych mieszkań, zarówno w wersji kotła kondensacyjnego jak i zwykłego; kotły takie są droższe ze względu na wyższe wymagania bezpieczeństwa jak i stosowanie specjalnych, bardzo cichych palników gazowych.
Kotłownia.
Przepisy dotyczące projektowania kotłowni wbudowanych i dobudowanych, o łącznej mocy cieplnej kotłów nie przekraczającej 2000 kW, dla kotłów wodnych do 100 °C, zawarte są w normach:
PN-87/B-02411 - kotłownie na paliwa stałe,
PN-B-02431-1:1999 - kotłownie na paliwa gazowe o gęstości względnej mniejszej niż 1.
Obecnie nie ma Polskiej Normy ani jednoznacznych przepisów dotyczących projektowania kotłowni olejowych i magazynowania olejów opałowych ekstralekkich (jedynych dopuszczonych do kotłowni grzewczych); projektanci opierają się m.in. na ogólnych przepisach i wytycznych literaturowych. Podobnie jest przy projektowaniu kotłowni na paliwa gazowe cięższe od powietrza (np. propan-butan).
Norma PN-B-02431-1:1999 nakazuje wykonanie w kotłowni studzienki schładzającej o pojemności wodnej największego zainstalowanego kotła.
Komin.
Przy paliwach stałych stosuje się przede wszystkim kominy murowane. W przypadku paliw płynnych i gazowych, gdzie występuje możliwość kondensacji pary wodnej w spalinach, stosuje się kominy ze stali odpornej na korozję, z odpowiednich tworzyw sztucznych lub ze specjalnych kształtek ceramicznych, odrębne dla każdego kotła z palnikiem nadmuchowym. Kotły z palnikiem gazowym atmosferycznym mają t.zw. przerywacz ciągu i mogą być łączone wspólną dymnicą ze wspólnym przerywaczem ciągu do jednego komina. Jeżeli komin jest projektowany jako zewnętrzny, to powinien być szczególnie dobrze zaizolowany (np. komin stalowy dwuścienny z izolacją pomiędzy ściankami). Powstające skropliny mają odczyn kwaśny i wg przepisów niemieckich mogą być odprowadzane do kanalizacji (pod pewnymi warunkami) tylko w przypadku małych kotłów, a w przypadku większych - skropliny muszą być neutralizowane.
Komin wytwarza ciąg kominowy, powodujący przepływ spalin. W przypadku kotłów o ciągu naturalnym (paliwa stałe, gazowe kotły atmosferyczne), ciąg pokonuje opory kotła, dymnicy i opory własne komina . W przypadku kotłów z palnikiem nadmuchowym, dmuchawa palnika pokonuje opory kotła (musi być tak wyregulowana, aby za kotłem na dymnicy nie było nadciśnienia) a komin - tylko opory własne. Tak więc projektowanie przekroju komina musi uwzględniać wiele różnych parametrów i należy je przeprowadzać bardzo starannie. Szczególną uwagę należy zwrócić na projektowanie komina dla kotła kondensacyjnego, bowiem spaliny mają tu niską temperaturę i ciąg kominowy jest bardzo słaby.
Palniki olejowe i gazowe dzielą się na nadmuchowe (wentylatorowe) oraz - tylko gazowe - atmosferyczne. W przypadku palników olejowych najczęstsze jest rozpylanie paliwa ciśnieniowe za pomocą dyszy. W małych kotłach oraz w kotłach gazowych z palnikiem atmosferycznym palniki są zintegrowane z kotłem, natomiast w dużych i średnich kotłach olejowo-gazowych z palnikiem nadmuchowym, palnik stanowi odrębny element, ze znormalizowanym połączeniem z kotłem. Kotły i palniki odznaczające się wyjątkowo niskoemisyjnym spalaniem i utrzymujące emisje poniżej wartości granicznych wg przepisów RFN RAL-UZ 39 mają znak ekologiczny „Błękitnego Anioła”. Palniki nadmuchowe mniejsze pracują dwustopniowo (załącz/wyłącz), średnie i duże - trójstopniowo (wyłącz -„mały płomień” (ok. 2/3 mocy) - „duży płomień”, pełna moc). Rozszerza się obecnie grupa palników z regulacją ciągłą („modulowane”), ale palniki te są droższe, bowiem musi być realizowana równocześnie ze zmianą strumienia paliwa także odpowiednia zmiana strumienia powietrza do spalania. Dostępne są także uniwersalne palniki olejowo-gazowe.
Rozwój kotłów i palników idzie w kierunku dalszego zwiększenia sprawności i zmniejszenia emisji zanieczyszczeń NOx do atmosfery. Osiąga się to m.in.:
- zmniejszając straty postojowe kotła przy cyklicznej pracy palnika nadmuchowego poprzez odcinanie dopływu powietrza podczas przerwy w pracy palnika;
- optymalizując kształt komory spalania i dostosowując do niej palnik;
- doprowadzając do jak najlepszego wymieszania paliwa i powietrza;
- stosując nowe rozwiązania atmosferycznych palników gazowych redukujących t. zw. termiczne tlenki azotu - np. palnik czaszowy, w którym zamiast jednego płomienia o wysokiej temperaturze są setki mikropłomyków (poprzednio rys.4 lub 5 kocioł z palnikiem MatriX, Viessmann). Innym rozwiązaniem są pręty kantalowe umieszczane nad palnikiem rurowym, odbierające ciepło od płomieni i obniżające temperaturę w strefie płomienia. Palniki takie oddają znacznie więcej ciepła przez promieniowanie;
- stosując recyrkulację części spalin z powrotem do palnika.
Zmniejszenie hałaśliwości palników gazowych atmosferycznych uzyskuje się drogą odpowiedniego kształtowania palników rurkowych (cichy wypływ gazu, ciche zapalanie); palniki te są cichsze od palników nadmuchowych. Przy tych ostatnich można stosować zewnętrzne obudowy tłumiące oraz tłumiki na odpływie spalin do komina.
Instalacje olejowe.
W kotłowniach grzewczych stosować można tylko olej opałowy bardzo lekki, o niskiej zawartości siarki. Polska nazwa Ekoterm Plus (wg WT-98/MZRiP S.A/99), odpowiednik oleju EL (RFN). Magazynowanie oleju projektuje się w oparciu o przepisy niemieckie, różne zalecenia krajowe i przepisy dotyczące projektowania stacji paliw płynnych. Ze względu na łatwość dostawy oleju (oprócz specjalnych przypadków - np. schroniska górskie) nie projektuje się dużych zbiornik oleju na długie okresy. Wg przepisów RFN w mieszkaniu dopuszczalne są stałe pojemniki do 100 l i kanistry do 40 l. W kotłowni można magazynować do 5000 l, powyżej (zazwyczaj do 100 m3) - w osobnym pomieszczeniu. Pomieszczenie magazynu oleju musi spełniać odpowiednie wymagania, m.in. powyżej 1000 l musi mieć wannę lub miejsce dla przejęcia wycieku oleju. Olej nie może przedostać się do przewodów kanalizacyjnych.
Przedostanie się oleju do wód gruntowych stwarza bardzo duże zagrożenie, wymagania odnośnie zbiorników olejowych są bardzo surowe i dlatego zewnętrzne zbiorniki podziemne i naziemne muszą być zbiornikami dwuściennymi, z sygnalizacją przecieków. Duże zbiorniki wykonuje się ze stali, małe - ze stali lub tworzyw sztucznych. Te ostatnie są obecnie bardzo popularne ze względu na lekkość i odporność na korozję. Dostarczane są także baterie zbiorników z tworzyw sztucznych ze specjalnym orurowaniem. Zbiorniki oleju muszą mieć odpowiedni osprzęt (napełnianie, odpowietrzanie, itp.).
Instalacje olejowe dzielą się na:
instalacje jednoprzewodowe (małe moce kotłów);
instalacje dwuprzewodowe;
instalacje ze zbiornikiem pośrednim;
instalacje z przewodem obiegowym (pierścieniowe).
Dwa ostatnie rozwiązania stosowane są w przypadkach zbyt niskiego położenia zbiornika oleju w stosunku do palnika, dużej odległości palnika od zbiornika (przypalnikowa pompa oleju nie pokona różnicy wysokości czy oporów), w układach wielokotłowych oraz przy dużych mocach palników. Instalacje olejowe zaopatrzone są w odpowiedni osprzęt (filtry, odpowietrzniki, zawory itp.). Przewody wykonuje się najczęściej z miedzi.
Problemy kondensacji pary wodnej w spalinach i regulacja centralnych ogrzewań wodnych.
Ogrzewanie oblicza się i projektuje dla obliczeniowych temperatur zewnętrznych (temperatury wg PN-82/B-02403), jednak w sezonie ogrzewczym (ok. 210 -250 dni w roku) temperatury zewnętrzne bezustannie zmieniają się, zatem tak należy regulować centralne ogrzewanie, aby dostarczyć do ogrzewanych pomieszczeń właściwą ilość ciepła. Centralna regulacja może być zatem jakościowa (stały przepływ czynnika grzejnego, a zmienne temperatury zasilania i powrotu), ilościowa (zmienny przepływ a stałe temperatury zasilania i powrotu) oraz jakościowo-ilościowa. Najczęściej realizowana jest regulacja jakościowa. Stosowane obecnie powszechnie grzejnikowe zawory termostatyczne spełniają rolę uzupełniającej regulacji miejscowej, przymykając się w przypadku wystąpienia dodatkowych zysków ciepła w pomieszczeniu (np. zysków od nasłonecznienia w pomieszczeniach od strony południowej).
Krzywe centralnej regulacji jakościowej są w rzeczywistości lekko wypukłe dla ogrzewania z grzejnikami konwekcyjnymi. Można jednak w przybliżeniu założyć ich proporcjonalność w funkcji temperatury zewnętrznej i w prosty sposób obliczyć z proporcji przybliżoną temperaturę zasilania lub powrotu dla dowolnej temperatury zewnętrznej.
Przykład: Obliczeniowa temp. zewnętrzna wynosi te,o = -20°C, parametry obliczeniowe ogrzewania tz,o/tp,o = 90/70°C, obliczeniowa temperatura wewnętrzna ti,o = +20°C. Jaka powinna być temperatura zasilania tz,x, jeżeli temperatura zewnętrzna wynosi te,x = -5°C ? Obliczenie:
Δt o = ti,o - te,o = 20-(-20) = 40°C; Δtx = 20- (-5) = 25°C; δto = tz,o-ti,o= 90-20 = 70°C. Zatem: tz,x = ti,o + δto(Δtx/Δto) =+20 + 70(25:40) = 63,75°C (ok. 64°C). Podobnie obliczona temperatura powrotu będzie tu wynosiła ok. 52°C.
Temperatura skraplania się pary wodnej w spalinach (temperatura punktu rosy) wynosi dla gazu ziemnego około 58°C, a dla oleju opałowego około 48°C. Tak więc w warunkach powyższego przykładu obliczeniowego, w kotle gazowym będzie zachodziła kondensacja pary wodnej w spalinach wskutek kontaktu spalin ze ścianką kotła o temperaturze wody powrotnej. Odzyskanie ciepła skraplania pary wodnej w spalinach podnosi sprawność kotła i zostało wykorzystane w kotłach kondensacyjnych, jednak ze względu na kwaśny odczyn spalin kotły te muszą być wykonane w specjalny sposób i z użyciem stali kwasoodpornej, co podnosi ich koszt. W zwykłych kotłach na paliwo płynne i gazowe (zwłaszcza w przypadku paliw płynnych zawierających siarkę), skropliny o kwaśnym odczynie będą powodowały intensywną korozję i szybkie niszczenie kotła. (Problem ten nie występuje przy spalaniu paliw stałych , lecz przy spalaniu paliw węglowodorowych - oleju i gazu). Dla uniknięcia kondensacji pary wodnej stosowane są różne rozwiązania.
a) Prowadzenie ruchu kotła przy stałych lub zmiennych, ale odpowiednio wysokich parametrach, tak aby temperatura powrotu była zawsze wyższa od temperatury punktu rosy. Ponieważ ogrzewanie wymaga zmiennych temperatur zasilania w funkcji temperatury zewnętrznej, więc zachodzi konieczność obniżenia temperatury wody wychodzącej z kotła poprzez domieszanie wody powrotnej („podmieszanie zimne”).
b) Podniesienie temperatury powrotu przez domieszanie wody zasilającej („podmieszanie gorące”). Rozwiązanie takie jest konieczne w przypadku zwykłych kotłów, nieodpornych na korozję. Hydraulicznie układ może być rozwiązany z pompą podmieszania gorącego osobną dla każdego kotła, wspólną dla wszystkich kotłów albo z t.zw. zwrotnicą hydrauliczną (sprzęgłem hydraulicznym, rozdzielaczem hydraulicznym). Przykładowy schemat - rys.1.
c) Zwiększenie oporu cieplnego rurki przez którą przepływają spaliny, wykonując ją z ożebrowaniem albo jako dwu lub trójwarstwową (np. Paromat Triplex, Viessmann), podobnie jak zastosowanie w wilgotnym pomieszczeniu zamiast okna jednoszybowgo, okna trójszybowego spowoduje brak wykraplania się pary wodnej od wewnątrz na szybie.
d) Wykonanie kotła stalowego jako dwuobiegowego: obieg pierwotny, o małej pojemności wodnej, z temperaturami powyżej punktu rosy otacza komorę spalania; obieg wtórny dla instalacji ogrzewania. Dzięki małej pojemności wodnej obiegu pierwotnego możliwe jest bardzo szybkie nagrzanie kotła ze stanu zimnego. Czasem oba obiegi połączone są przez zawór termostatyczny, otwierający się dopiero po uzyskaniu odpowiedniej temperatury w obiegu pierwotnym. (Poprzedni rysunek nr 10)
e) Zastosowanie takiego układu regulacji, który w przypadku stwierdzenia zbyt niskiej temperatury powrotu zmniejsza przepływ a więc i dostawę ciepła do odbiorników. Ponieważ palnik pracuje z pełną mocą, więc następuje szybkie podgrzanie wody w kotle i przejście powyżej temperatury punktu rosy a układ powraca do trybu normalnej pracy.
f) Odrębnym problemem są kotły żeliwne, ze względu na konstrukcję i małą pojemność wodną.. Przykładem nowatorskiego rozwiązania są tu kotły w technologii Ecostream firmy Buderus, bazujące na zaprojektowanej komputerowo strukturze powierzchni grzejnych (system Thermostream), w których woda powrotna miesza się z zasilającą w górnych piastach członów żeliwnych kotła i do obszary komory spalania dopływa już podgrzana (poprzednio rys.2).
Wspólne źródło ciepła dla c.o. i ciepłej wody użytkowej (c.w.u.).
W układzie takim temperatura wody wychodzącej z kotła nie może być niższa od 60 - 65°C, jeżeli chcemy uzyskać ciepłą wodę o temperaturze 50 - 55°C, to nie można zejść zbyt nisko z temperaturą zasilania z kotła i konieczne jest (okresowe) podmieszanie zimne dla obiegu c.o. Ponadto rozbiór ciepłej wody w zasadniczy sposób różni się charakterem oraz rozkładem dobowym i tygodniowym od zapotrzebowania ciepła na ogrzewanie. Możliwe są tu różne rozwiązania.
a) W domkach jednorodzinnych można zastosować nieduże wiszące lub stojące kotły gazowe bez zasobnika (podgrzewacza) ciepłej wody ale z t.zw. priorytetem ciepłej wody użytkowej. Kocioł taki posiada płytowy, wysokosprawny wymiennik i w chwili poboru ciepłej wody następuje odcięcie obiegu ogrzewania, a więc cała moc palnika służy do podgrzania ciepłej wody. Układ taki zajmuje bardzo mało miejsca, ale oczywiście nie może być stosowany w domu wielorodzinnym.
b) Układ z wymiennikiem ciepła i zasobnikiem lub z podgrzewaczem objętościowym („bojlerem”). Producenci kotłów dostarczają gotowe zestawy, w których podgrzewacz (lub tylko zasobnik) pojemnościowy stanowi część zestawu kotłowego (pod lub nad kotłem) albo jest wolnostojący.(poprzedni rysunek nr 9) Podgrzewacze objętościowe są także produkowane jako urządzenia autonomiczne.
c) W przypadku większej liczby mieszkańców i centralnego zaopatrzenia w c.w.u. zachodzi zawsze konieczność zaprojektowania baterii zasobników (lub podgrzewaczy).
W rozwiązaniach b) i c) należy odpowiednio zaprogramować układ regulacyjny, tak, aby nie doszło do nadmiernego obniżenia temperatury c.w.u. w przypadku długotrwałych poborów. Najczęściej stosuje się rodzaj „ograniczonego priorytetu”, ale pamiętać należy, że układ c.o. + c.w.u. musi być zaprojektowany kompleksowo, ze staranną analizą rozwiązania c.w.u.