Kondenzační plynový kotel: specifika činnosti, plusy a minusy + odlišnost od klasických modelů

Prodejci tepelných generátorů kondenzačního typu tvrdí, že účinnost námi nabízeného inovativního zařízení přesahuje 100%. Ale přiznejte si, to mírně odporuje zákonu zachování energie, známému nám všem ze školního kurzu fyziky. Tak v čem je tedy záhada?

Na jedné straně jsou taková prohlášení trikem marketérů. Na druhé straně – v jejich ujišťování, které přesvědčuje kupující, je zrnko pravdy. Podrobně rozebereme, jak je kondenzační kotel uspořádán: výhody a nevýhody, jeho specifika práce a konstrukce si zaslouží podrobné prostudování.

Abychom získali úplnou představu o kondenzačním typu zařízení, srovnejme jej s klasickým typem generátoru tepelné energie. Uvedeme zvláštnosti jeho připojení a provozu. Odhalíme tajemství mimořádně vysoké výkonnosti.

Kondenzační kotel na plyn

Vysoká účinnost kondenzačního plynového tepelného generátoru je zajištěna přítomností přídavného výměníku tepla v jeho konstrukci. První standardní výměnný uzel pro všechny topné kotle předává teplonosné látce energii spalovaného paliva. A druhý k tomu přidává ještě teplo z rekuperace výfukových plynů.

Kondenzační kotle pracují na «modrém palivu»:

• ze sítě (směsi plynů s převahou metanu);
• zásobníkovém nebo lahvovém (směsi propanu s butanem s převahou buď první, nebo druhé složky).

Je přípustné použít libovolnou variantu plynu. Hlavní je, aby hořák byl dimenzován na práci s tím či oním typem paliva.

Kondenzační plynové kotle jsou dražší než běžné konvekční modely, ale vyhrávají nad nimi v nákladech na palivo díky snížení spotřeby plynu o 20–30 %

Nejlepší účinnost vykazuje kondenzační tepelný generátor při spalování metanu. Propan-butanová směs zde mírně zaostává. A čím větší je podíl propanu, tím lépe.

V tomto ohledu «zimní» plyn pro zásobník poskytuje na výstupu o něco větší účinnost než «letní», protože propanová složka je v prvním případě vyšší.

Na rozdíl od kondenzačního plynového kotle u konvekčního odchází část tepelné energie do komína spolu se spalinami. Proto u klasických konstrukcí je účinnost kolem 90 %. Zvýšit ji lze, ale technicky je to příliš složité.

Ekonomicky to není opodstatněné. Ale v kondenzačních kotlích je teplo získané spalováním plynu využíváno racionálněji a plněji, protože teplo uvolněné při zpracování páry se akumuluje a předává topnému systému. Tím se dodatečně ohřívá teplonosné médium, což umožňuje snížit spotřebu paliva na získaný 1 kW tepla.

Konstrukce a princip fungování

Konstrukčně je kondenzační kotel v mnoha ohledech podobný konvekčnímu analogu s uzavřenou spalovací komorou. Jen uvnitř je doplněn sekundárním výměníkem tepla a rekuperační jednotkou.

Hlavní zvláštnosti zařízení kondenzačního teplogenerátoru – přítomnost druhého výměníku tepla a uzavřené spalovací komory s ventilátorem

Kondenzační plynový kotel se skládá z:

• spalovací komory uzavřeného typu s modulovatelným hořákem;
• primárního výměníku tepla č. 1;
• komory pro chlazení výfukových plynů na +56–57 ⁰C (rosného bodu);
• sekundárního kondenzačního výměníku tepla č. 2;
• komína;
• ventilátoru přívodu vzduchu;
• nádrže na kondenzát a systému jeho odvodu.

Uvažované zařízení je prakticky vždy vybaveno vestavěným oběhovým čerpadlem pro teplonosné médium. Běžná varianta s přirozeným prouděním vody v topných trubkách je zde málo použitelná. Pokud čerpadlo není součástí dodávky, musí být nezbytně zajištěno při přípravě projektu zapojení kotle.

Další procenta účinnosti u kondenzačního kotle vznikají v důsledku ohřevu zpátečky ochlazováním výfukových plynů v komíně

Kondenzační kotle jsou v prodeji jako jednookruhové a dvouokruhové, a také v provedení stojacím a nástěnném. V tomto se neliší od klasických konvekčních modelů.

Princip činnosti kondenzačního plynového kotle je následující:

1. Hlavní teplo ohřívaná voda získává ve výměníku č. 1 spalováním plynu.
2. Poté teplonosné médium prochází topným okruhem, ochlazuje se a vstupuje do sekundárního výměníkového bloku.
3. V důsledku kondenzace spalin ve výměníku č. 2 se ochlazená voda ohřívá rekuperovaným teplem (ušetří až 30 % paliva) a vrací se zpět do výměníku č. 1 do nového cyklu cirkulace.

Pro přesné řízení teploty výfukových plynů jsou kondenzační kotle vždy vybaveny modulovatelným hořákem s rozsahem výkonu 20 až 100 % a ventilátorem přívodu vzduchu.

Nuance provozu: kondenzát a komín

V konvekčním kotli se produkty spalování zemního plynu CO₂, oxidy dusíku a pára ochlazují pouze na 140–160 ⁰C. Pokud se ochladí níže, v komíně klesne tah, začne se tvořit agresivní kondenzát a hořák zhasne.

Takovému vývoji situace se všichni výrobci klasických plynových teplogenerátorů snaží vyhnout, aby maximalizovali bezpečnost provozu a také prodloužili životnost svého zařízení.

V kondenzačním kotli se teplota plynů v komíně pohybuje kolem 40 ⁰C. Na jedné straně to snižuje požadavky na žáruvzdornost materiálu komínové trubky, ale na druhé straně to omezuje jeho výběr z hlediska odolnosti vůči působení kyselin.

Spaliny z plynového kotle při ochlazování vytvářejí agresivní kondenzát s vysokou kyselostí, který snadno rozežírá i ocel.

Tepelné výměníky v kondenzačních teplogenerátorech se vyrábějí z:

• nerezové oceli;
• siluminu (hliníku s křemíkem).

Oba tyto materiály mají zvýšené kyselinovzdorné vlastnosti. Litina a běžná ocel jsou pro kondenzační kotle naprosto nevhodné.

Komínovou trubku pro kondenzační kotel je povoleno instalovat výhradně z nerezové oceli nebo kyselinovzdorného plastu. Zdiva, železné a jiné komíny pro takové zařízení nejsou vhodné.

Při rekuperaci v sekundárním tepelném výměníku vzniká kondenzát, který představuje slabý kyselý roztok a musí být odstraněn z ohřívače vody.

Při provozu kondenzačního kotle o výkonu 35–40 kW vzniká přibližně 4–6 litrů kondenzátu. Zjednodušeně to vychází asi na 0,14–0,15 litru na 1 kW tepelné energie.

Ve skutečnosti se jedná o slabou kyselinu, kterou je zakázáno vypouštět do autonomní kanalizace, protože zničí bakterie zapojené do zpracování odpadů. A před vypuštěním do centralizované soustavy se doporučuje nejprve ji naředit vodou v poměru až 25:1. Poté ji lze odstranit, aniž by hrozilo poškození trubky.

Pokud je kotel instalován v chatě se septikem nebo čistírnou odpadních vod (ČOV), pak je nutné kondenzát nejprve neutralizovat. V opačném případě zabije veškerou mikroflóru v autonomním čistícím systému.

„Neutralizátor“ je proveden jako nádoba s mramorovou drtí o celkové hmotnosti 20–40 kg. Při průchodu mramorem se pH kondenzátu z kotle zvyšuje. Kapalina se stává neutrální nebo nízko alkalická, již nebezpečná pro bakterie v septiku ani pro materiál samotného septiku. Náplň v takovém neutralizátoru je třeba měnit každé 4–6 měsíců.

Odkud účinnost vyšší než 100%?

Při udávání účinnosti plynového kotle berou výrobci za základ ukazatel výhřevnosti plynu bez zahrnutí tepla vznikajícího při kondenzaci vodní páry. V konvekčním teplogenerátoru odchází tato pára spolu s přibližně 10% tepelné energie zcela do komínové trubky, a proto se nezapočítává.

Pokud se však sečte kondenzační sekundární teplo a hlavní teplo ze spáleného zemního plynu, vyjde právě více než 100% účinnost. Žádný podvod, jen malá finta v číslech.

Při výpočtu účinnosti podle vyšší výhřevnosti bude u konvekčního kotle kolem 83–85 % a u kondenzačního kotle přibližně 95–97 %.

Ve skutečnosti k „nesprávné“ účinnosti nad 100 % dochází kvůli snaze výrobců zařízení na výrobu tepla porovnávat srovnatelné ukazatele.

Jednoduše u konvekčního zařízení se vodní pára vůbec nezapočítává, zatímco u kondenzačního je třeba ji zohlednit. Odtud pramení drobné odchylky od logiky základní fyziky, která se vyučuje ve škole.

Plusy a minusy kondenzačního ohřívače

Mezi výhody kondenzačního kotle patří:

1. Snížení objemu škodlivých emisí o 60–70 % (většina oxidu uhličitého a oxidů dusíku přechází do kondenzátu).
2. Ve srovnání s konvekčními modely úspora až 30 % plynového paliva na vyrobený 1 kW.
3. Menší rozměry plynového topného zařízení při stejném výkonu.
4. Nízká teplota spalin v komíně (pouze kolem 40 ⁰C).
5. Možnost instalace kaskády několika kotlů.
6. Univerzálnost (vhodný jak pro radiátory topení, tak pro podlahové vytápění).
7. Přítomnost inteligentní automatizace a plná autonomie provozu plynového generátoru tepla bez zásahu člověka.

Kaskádový systém dvou až tří tepelných generátorů umožňuje instalovat kotle malého výkonu, které během provozu méně hlučí a vibrují než výkonnější modely.

To zjednodušuje montáž celého topného systému a umožňuje zmenšit rozměry domácí kotelny. Navíc díky možnosti pružnější regulace procesu výroby tepla se zvyšuje celková účinnost využití zařízení na výrobu tepla.

Náklady na kondenzační kotel se ve srovnání s běžným konvekčním vrátí za 5–6 let díky úspoře zemního plynu.

Mezi nevýhody kondenzačních tepelných generátorů patří:

1. Vysoká cena zařízení (1,5–2krát vyšší než u srovnatelných modelů klasického konvekčního typu).
2. Problémy s likvidací kondenzátu.
3. Snížení účinnosti při použití kotle ve vysokoteplotních topných systémech.
4. Závislost na elektřině – pro provoz ventilátoru, automatizace a oběhového čerpadla je nutná elektrická energie.
5. Zákaz použití s nemrznoucími směsmi.

Navzdory značným počátečním nákladům je kondenzační kotel z ekonomického hlediska zcela oprávněný. Během provozu s přehledem vrátí všechny původně vynaložené peníze.

V Rusku je takové zařízení zatím málo rozšířené. Plynový kotel s rekuperací je stále příliš neobvyklý a málo prozkoumaný na našem trhu. Ale zájem o tyto generátory tepla postupně roste.

Závěry a užitečné video k tématu

Jak pracuje kondenzační generátor tepla:

Zařízení plynových kotlů s rekuperací vodní páry:

Všechny výhody kondenzačních kotlů:

Pokud se pozorně podíváme na to, jak a podle jakých principů pracuje plynový kondenzační kotel, pak se na první pohled „nekorektních“ 108–110% účinnosti stává zcela pochopitelnými a oprávněnými čísly.

Generátor tepla s rekuperací spalin je skutečně účinnější ve srovnání s klasickou konstrukcí. Jeho jedinou vážnou nevýhodou je kondenzát s vysokou kyselostí, který je třeba někam likvidovat.

Pište prosím komentáře do blokového formuláře níže. Není vyloučeno, že disponujete informacemi, které by mohly doplnit soubor údajů uvedených v článku. Pokládejte otázky, sdílejte vlastní zkušenosti s výběrem a provozem kondenzačních kotlů, umisťujte fotografie k tématu článku.