Jak określa się sprawność kotła kondensacyjnego i innych urządzeń grzewczych?

Z tekstu dowiesz się:

• co wpływa na efetywność kotła kondensacyjnego,
• jak określić sprawność urządzenia kotłowego kondensacyjnego,
• od czego zależy jakość procesu spalania w kotle na paliwo stałe,
• jaka jest sprawność kotła węglowego i innych urządzeń na paliwa stałe,
• co warto wiedzieć o efektywności energetycznej pomp ciepła.

Wiele osób zastanawia się, jaka jest sprawność pieca węglowego w porównaniu do innych technologii, szczególnie nowoczesnych kotłów kondensacyjnych. Chcąc znaleźć odpowiedź na to pytanie, trzeba ustalić, od czego zależy efektywność danego urządzenia. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej na ten temat i wybrać kocioł idealny do Twojego domu.

Kocioł kondensacyjny – sprawność. Co na nią wpływa?

W tradycyjnych kotłach para wodna musiała przejść do komina wraz ze spalinami. Jej skroplenie się w kotle powodowałoby korozję jego powierzchni grzewczych. Powstający kondensat ma bowiem odczyn kwasowy, przez co zagraża standardowym powierzchniom grzewczym. Dopiero w latach 80. opracowano nowy rodzaj kotła, nazywany kondensacyjnym, w którym para wodna mogła zostać bezpiecznie skroplona w kotle, a ciepło w niej zawarte odebrane przez wodę grzewczą. Dodatkowa ilość ciepła zwiększyła osiąganą przez piec kondensacyjny sprawność do poziomu powyżej 100%.

Sprawność kotła kondensacyjnego powyżej 100% oznacza, że określono ją w stosunku do wartości opałowej paliwa. Określa ona ilość ciepła zawartą w spalinach, ale z pominięciem ciepła zawartego w parze wodnej. Para wodna powstaje w wyniku reakcji podczas spalania i łączenia się tlenu z wodorem. Ponieważ w przypadku gazu ziemnego ilość wodoru jest zwiększona, sprawność kotła gazowego kondensacyjnego jest zwykle najwyższa.

Budowa a sprawność kotła kondensacyjnego

Nowoczesne kotły kondensacyjne są skonstruowane inaczej niż znane wcześniej kotły stało- lub niskotemperaturowe. Do budowy powierzchni grzewczych używa się często stali nierdzewnej. Zapewnia ona odporność na kwasowe działanie kondensatu. Stosunkowo cienkie ścianki (w porównaniu np. do powierzchni wykonanych z żeliwa) służą intensywnej wymianie ciepła. Spaliny muszą zostać schłodzone do jak najniższej temperatury. Wówczas zostaną stworzone odpowiednie warunki dla skraplania pary wodnej i odzyskiwania tzw. ciepła utajonego, które jest w niej zawarte – to znacznie podnosi sprawność kotła gazowego kondensacyjnego.

Związana z kotłem gazowym sprawność powoduje, że urządzenie tego typu pozwala na roczne zużycie gazu zwykle od 20 do 40% mniejsze w porównaniu do kotłów stało- lub niskotemperaturowych.

Przeczytaj też: Dobór kotła gazowego do powierzchni domu

Sprawność kotła węglowego – jakość procesu

Jakość spalania paliwa stałego w kotle zależy przede wszystkim od temperatury w obrębie paleniska i skuteczności zmieszania paliwa z powietrzem. Mała liczba stopni Celsjusza sprawia, że część palnych składników węgla czy drewna uwalnia się z paliwa i przechodzi do postaci gazowej, ale nie zostaje spalona i ulatuje wraz z dymem do otoczenia. Jednym z objawów tego zjawiska jest czarny dym. Zawiera on palny tlenek węgla i węglowodory. Wyższą sprawnością cechują się urządzenia wyposażone w specjalne wkłady, które zapewniają stabilną temperaturę, a co za tym idzie, wysoką efektywność wykorzystania energii.

Zapewnienie skutecznego dopływu powietrza do strefy, w której spalane jest paliwo, stanowi nie lada wyzwanie, w szczególności w prostej konstrukcji tzw. kotłów komorowych z górnym spalaniem. Jest to bardzo popularny rodzaj kotłów na paliwa stałe. Był chętnie stosowany w przeszłości, głównie z uwagi na niską cenę zakupu. Większość użytkowników stosuje niestety nieprawidłowy sposób rozpalania w tego typu kotle. Po oczyszczeniu rozkładają oni papier lub podpałkę na ruszcie kotła, a na nim drobne drewno. Po rozpaleniu układają na podpałce większe kawałki drewna lub od razu węgiel. Powoduje to natychmiastowe obniżenie temperatury, a co za tym idzie, pogorszenie jakości procesu spalania. Spada ilość powietrza dopływającego do płomienia. Na dodatek paliwo w górnych warstwach zaczyna się rozgrzewać i uwalniają się z niego palne gazy, ale zawarta w nich energia nie zostaje wykorzystana, ponieważ przez tę warstwę przepływa dym wydzielający się z drewna znajdującego się na dole. Efekt jest taki, że przez co najmniej kilka, kilkanaście minut z komina wydobywają się kłęby czarnego dymu. W praktyce oznacza to, że nasze pieniądze ulatują przez komin. Nie wykorzystujemy zawartych w dymie węglowodorów, a na dodatek z dymu wytrąca się sadza, która zanieczyszcza wymiennik ciepła wewnątrz kotła oraz powierzchnię komina.

Kocioł węglowy – sprawność eksploatacyjna różnego rodzaju kotłów na paliwa stałe

Istnieje kilka rodzajów kotłów na paliwa stałe. Sprawdźmy, jaka jest sprawność cieplna każdego z nich:

• Proste kotły zasypowe komorowe ze spalaniem górnym

Kotły te cechują się najniższą sprawnością z uwagi na brak możliwości precyzyjnego doprowadzania powietrza wprost do warstwy spalającego się paliwa. Na dodatek są pozbawione mechanizmu, który dostosowywałby ilość dopływającego powietrza do ilości palącego się paliwa. Kotły te w trakcie badań mogą uzyskiwać sprawność nawet powyżej 80%. W trakcie typowej eksploatacji bardzo trudno jednak osiągnąć taki poziom. Ponadto kotły te szybko ulegają zanieczyszczeniu. Wymagają częstego czyszczenia powierzchni wymiennika ciepła. Przeciętna sprawność eksploatacyjna w instalacjach z kotła tego typu może wynosić od 60 do 75%. Najlepsze wyniki można uzyskać, stosując metodę rozpalania od góry. Dysponując tego typu kotłem na paliwa stałe, warto zasięgnąć informacji na temat tej metody.

Największym błędem, jaki możesz popełnić, posiadając kocioł tego typu, jest palenie samym drewnem. Paliwo to wymaga bowiem dwustopniowego procesu spalania, ponieważ około 70% części palnych zawartych w drewnie to części lotne. Drewno powinno być spalane wyłącznie w kotle wyposażonym w komorę ceramiczną, w której uwalniają się gazy palne, a także drugą komorę, w której zostają one spalone przy dopływie odpowiedniej ilości powietrza. Spalanie drewna w prostym kotle komorowym, zaprojektowanym do spalania węgla sprawi, że jego efektywność nie przekroczy 50-60%.

• Kotły na ekogroszek z podajnikiem

W kotle na ekogroszek sprawność może być znacznie wyższa, ponieważ podajnik dozuje paliwo, a regulowana prędkość wentylatora zapewnia jego dostarczanie. Większość tego typu kotłów posiada okładziny ceramiczne utrzymujące stabilną temperaturę w obrębie płomienia. Dzięki temu czysty kocioł z podajnikiem może osiągnąć sprawność około 80%. Zależy to oczywiście również od ustawień sterownika i dostosowania ilości powietrza do ilości spalanego paliwa. Kotły te wymagają częstego czyszczenia powierzchni wymiennika ciepła. Często powinno się również sprawdzać drożność kanałów i otworów podających powietrze do palnika. W przypadku uszkodzeń czy przegrzania elementów palnika należy je wymienić.

• Kotły na pellet z podajnikiem

Pellet, czyli niewielkie brykiety wykonane z drewna, są atrakcyjnym rodzajem paliwa z uwagi na to, że w kotłowni nie unosi się pył węglowy, a ilość powstającego popiołu jest naprawdę mała i wynosi około 1% wagi paliwa. To z reguły 7-8 razy mniej niż w przypadku węgla. Pelletem nie powinno się palić w kotłach z palnikiem zaprojektowanym do spalania węgla. Pellety są wykonane z drewna, stąd wymagają rozgrzania i wstępnego spalenia w komorze ceramicznej, w której panuje wysoka temperatura. Powstające w tym procesie gazy są spalane w kolejnej komorze, do której podawany jest dodatkowy, tzw. wtórny strumień powietrza. Tylko taki przebieg procesu zapewnia skuteczne wykorzystanie energii zawartej w paliwie i osiągnięcie efektywności nawet znacznie powyżej 80%.

Powstające w procesie spalania popiół i pył są drobne i lekkie. Są unoszone wraz z dymem i osadzają się na elementach wymiennika ciepła, dlatego tu również wymagane jest częste czyszczenie wnętrza kotła.

Przeczytaj też: Porównanie kosztów ogrzewania domu

Sprawność innych urządzeń grzewczych – pompa ciepła

Sprawdźmy dla porównania, jak wygląda efektywność źródeł ciepła niekorzystających z paliw stałych, a konkretnie stale zyskujących na popularności pomp ciepła.

Jak wskazuje nazwa, główną funkcją pomp ciepła jest przenoszenie energii z otoczenia do budynku. W zależności od rodzaju, urządzenie pobiera energię z gruntu, powietrza lub wody gruntowej. Do pracy wykorzystuje z reguły energię elektryczną. Potocznie sprawnością tego procesu określamy to, ile razy więcej energii zostanie dostarczone do budynku w porównaniu do zużytej energii elektrycznej. We współpracy z instalacją podłogową może to być od 400% do 500%, a nawet więcej. W przypadku współpracy z grzejnikami, szczególnie o mniejszej powierzchni, będzie to oczywiście mniej, np. 300-350%.

W przypadku pozyskiwania energii z powietrza zewnętrznego zimą efektywność tego procesu będzie niższa, ale w skali roku niewiele ustępuje skuteczności instalacji pompy ciepła pobierającej energię z gruntu.

Pompa ciepła jest urządzeniem całkiem innego rodzaju niż kotły. Wykorzystuje stosunkowo drogi nośnik energii, jakim jest energia elektryczna. Widać jednak, że wysoka efektywność procesu pozyskiwania energii z otoczenia sprawia, że koszty eksploatacji mogą być równie niskie, jak w przypadku kotła węglowego. Za to komfort cieplny, stabilna temperatura wewnętrzna oraz komfort obsługi są nieporównywalnie wyższe.

Ocena sprawności kotła kondensacyjnego i innych urządzeń grzewczych jest kluczowa dla efektywnego wykorzystania energii. Postaw na efektywną technologię i oszczędzaj na rachunkach za ogrzewanie domu oraz wody użytkowej!

Przeczytaj też: Pompa do ogrzewania wody i domu – sposób na większe oszczędności