Efektywniejsze ogrzewanie domu dzięki odzyskowi ciepła ze spalin kotła – jak to działa?
Każdy właściciel budynku ma na celu ograniczenie kosztów związanych z jego ogrzewaniem. Inwestycją, która przynosi w tej materii największe korzyści, jest właściwa termomodernizacja budynku, sprowadzająca się do obniżenia zapotrzebowania na energię. Nie jest to jednak jedyny możliwy kierunek działania. Kolejnym krokiem optymalizującym koszty energii jest zwiększenie sprawności urządzenia grzewczego.
Z tekstu dowiesz się:
- czym jest sprawność kotłów grzewczych,
- jak odzyskiwać ciepło ze spalin,
- jakie korzyści niesie za sobą odzyskiwanie ciepła ze spalin.
Sprawność gazowych kotłów niekondensacyjnych, nawet w stosunkowo nowych budynkach, zwykle nie przekracza poziomu 92%. W przypadku starszych urządzeń, sprzed ponad 20 lat, może być ona na jeszcze niższym poziomie, sięgającym 80%. Warto zaznaczyć, że mowa tutaj o sprawności fabrycznej nowego urządzenia, która wraz z jego wiekiem może spadać w wyniku stopniowego zanieczyszczenia wymiennika ciepła. Sprawność kotła to bardzo ważny parametr, który informuje nas o tym, jak efektywnie wykorzystywana jest energia dostarczana do kotła w procesie produkcji energii cieplnej.
Sprawność kotłów grzewczych a odzysk ciepła ze spalin kotła
Sprawność kotłów grzewczych a odzysk ciepła ze spalin kotła
Proces spalania gazu ziemnego oraz płynnego zawsze jest związany z powstawaniem pary wodnej jako jednego z głównych produktów reakcji. Na każdy 1 m3 spalonego gazu ziemnego przypadają 2 m3 pary wodnej. Odparowanie wody wymaga znacznie większej ilości energii niż jej podgrzanie, nawet z wysoką różnicą temperatur. To dlatego pozyskanie tej energii z powrotem w procesie skraplania jest bardzo atrakcyjne z energetycznego punktu widzenia. Przez długi czas rodziło jednak znaczne problemy natury technologicznej.
W procesie konstruowania tradycyjnych kotłów gazowych niekondensacyjnych dużą wagę przywiązywano do tego, aby utrzymywać temperaturę spalin na wysokim poziomie, zawsze powyżej temperatury punktu rosy. Skropliny pochodzące ze spalania gazu ziemnego, czyli tzw. kondensat, cechują się bowiem kwaśnym odczynem pH na poziomie od 3,5 do 5,5, co oznacza, że mają korozyjny wpływ na urządzenia nieodporne na działanie kondensatu.
Dążenie do unikania powstawania skroplin ma jednak niemałe negatywne konsekwencje. Generuje wysokie straty wylotowe (kominowe) oraz nie pozwala na wykorzystanie ciepła wykraplania pary wodnej.
Kocioł kondensacyjny – rozwiązanie na odzysk ciepła ze spalin
Kotły gazowe kondensacyjne cechują się konstrukcją wykonaną z materiałów odpornych na działanie kondensatu, między innymi posiadają wymienniki ciepła z kwasoodpornej stali szlachetnej. W przypadku tych urządzeń wykraplanie się kondensatu jest jak najbardziej pożądanym zjawiskiem. Kotły kondensacyjne są bowiem zaprojektowane tak, aby droga skroplin przez urządzenie gwarantowała ich skuteczne odprowadzenie do systemu kanalizacji, bez uszczerbku dla podzespołów kotła. Temperatura odprowadzanych spalin jest jednocześnie znacznie niższa niż w przypadku kotłów niekondensacyjnych i zwykle mieści się w przedziale od 40 do 80 stopni. Bardzo silne obniżenie temperatury spalin ma miejsce jeszcze wewnątrz samego urządzenia poprzez specjalnie zaprojektowany do tego celu wymiennik ciepła, posiadający odpowiedni człon schładzający. Za schłodzenie spalin w wymienniku odpowiada woda powracająca z układu grzewczego. Im niższa jest jej temperatura, tym lepiej, dlatego kotły kondensacyjne doskonale sprawdzają się we współpracy z niskotemperaturowymi systemami grzewczymi, opartymi np. na ogrzewaniu podłogowym. Warto jednak pamiętać, że proces kondensacji (dla gazu ziemnego) zaczyna się już przy temperaturze 56 stopni, a co za tym idzie, może również zachodzić w wielu starszych instalacjach grzejnikowych przez większość czasu trwania sezonu grzewczego.
Jakie korzyści płyną z odzysku ciepła ze spalin?
Niska temperatura spalin pozwala na redukcję strat wylotowych, a także na wykorzystanie ciepła skraplania. Sprawność kotłów tradycyjnie jest podawana w odniesieniu do wartości opałowej spalanego paliwa. W odniesieniu do tej wartości wykroplenie pary wodnej może przynieść 11 dodatkowych punktów procentowych, które zwiększają efektywność. Może to skutkować maksymalną sprawnością na poziomie 109%. Wartości powyżej 100% są obecne wyłącznie z powodu przyjętej nomenklatury. Wartość opałowa paliwa nie obejmuje ciepła skraplania pary wodnej, dopiero posłużenie się pojęciem ciepła spalania uwzględnia to zjawisko. Sprawność kotła kondensacyjnego w odniesieniu do ciepła spalania zawsze będzie wynosić poniżej 100%. W dzisiejszych czasach dość powszechnie stosuje się już podawanie sprawności kotłów kondensacyjnych w odniesieniu do ciepła spalania. Można to zauważyć np. na podstawie analizy obowiązkowej karty produktu wprowadzonej na mocy przepisów unijnych zgodnie z rozporządzeniem UE 2015/1187, uzupełniającym dyrektywę parlamentu europejskiego i rady 2010/30/UE.
W zależności od rodzaju starego kotła zastosowanie w jego miejsce kotła kondensacyjnego może przynieść w skali roku oszczędności wynoszące od około 15 do 30%. Zwlekanie z wymianą niewystarczająco efektywnego urządzenia grzewczego aż do momentu, gdy całkowicie odmówi ono posłuszeństwa, to nie tylko narażanie się na niepotrzebny stres w sezonie grzewczym (gdy najczęściej dochodzi do awarii), ale także na realne straty finansowe związane z koniecznością spalenia większej ilości paliwa, niż jest to konieczne, do zapewnienia w budynku tego samego komfortu cieplnego.
Przykładem gazowego kotła gazowego kondensacyjnego odznaczającego się bardzo wysoką sprawnością jest kocioł Vaillant ecoTEC plus. Przykładowy model VC 20CS/1-5 w odniesieniu do ciepła spalania przy obciążeniu 30% wydajności nominalnej cechuje się sprawnością wynoszącą aż 109,9%.
Przeczytaj też: Jak wybrać projekt domu z ogrzewaniem gazowym?