Kondenzacijski plinski kotao: specifičnost djelovanja, plusevi i minusi + razlika od klasičnih modela

Prodavači generatora topline kondenzacijskog tipa tvrde da učinkovitost ponuđene nam inovativne opreme prelazi 100%. No, složit ćete se, to se pomalo protivi zakonu očuvanja energije, poznatom svima nama iz školskog tečaja fizike. Dakle, u čemu je tajna?

S jedne strane, takve su izjave trik marketinških stručnjaka. No, s druge strane – u njihovim uvjeravanjima koja uvjeravaju kupca ima i zrnce istine. Detaljno ćemo analizirati kako je napravljen kondenzacijski kotao: prednosti i nedostaci, njegova specifičnost rada i konstrukcije zaslužuju detaljno proučavanje.

Kako bismo dobili cjelovitu sliku o kondenzacijskom tipu opreme, usporedimo ga s klasičnom vrstom generatora toplinske energije. Navest ćemo značajke njegovog priključka i eksploatacije. Otkrit ćemo tajne iznimno visoke učinkovitosti.

Kondenzacijski kotao na plin

Visoka učinkovitost kondenzacijskog plinskog generatora topline osigurava se prisutnošću dodatnog izmjenjivača topline u njegovoj konstrukciji. Prvi standardni izmjenjivački sklop za sve kotlove za grijanje prenosi energiju izgorjelog goriva na toplinski medij. A drugi tome dodaje još i toplinu od rekuperacije ispušnih plinova.

Kondenzacijski kotlovi rade na «plavom gorivu»:

• magistralnom (mješavini plinova s prevladavajućim metanom);
• spremničkom ili balonskom (mješavini propana i butana s prevladavanjem ili prvog ili drugog komponenta).

Dopušteno je koristiti bilo koju varijantu plina. Glavno je da je plamenik predviđen za rad s određenom vrstom goriva.

Kondenzacijski plinski kotlovi skuplji su od običnih konvekcijskih modela, ali ih nadmašuju u troškovima goriva zbog smanjenja potrošnje plina za 20–30%

Najbolju učinkovitost kondenzacijski generator topline pokazuje pri izgaranju metana. Mješavina propana i butana ovdje malo zaostaje. Štoviše, što je udio propana veći, to bolje.

U tom pogledu «zimski» plin za spremnik daje na izlazu nešto veću učinkovitost nego «ljetni», jer je propanska komponenta u prvom slučaju veća.

Za razliku od kondenzacijskog plinskog kotla, u konvekcijskom dio toplinske energije odlazi u dimnjak zajedno s produktima izgaranja. Zato je učinkovitost klasičnih konstrukcija oko 90%. Podići je više moguće je, ali tehnički previše složeno.

Ekonomski to nije opravdano. No u kondenzacijskim kotlovima toplina dobivena izgaranjem plina koristi se racionalnije i potpunije, jer se toplina koja se oslobađa preradom pare akumulira i prenosi sustavu grijanja. Tako se dodatno zagrijava nosač topline, što omogućuje smanjenje potrošnje goriva po dobivenom 1 kW topline.

Ustroj i princip rada

Po konstrukciji kondenzacijski kotao uvelike sliči konvekcijskom analogu sa zatvorenom komorom izgaranja. Samo je iznutra dopunjen sekundarnim izmjenjivačem topline i rekuperacijskim blokom.

Glavne značajke uređaja kondenzacijskog toplinskog generatora su postojanje drugog izmjenjivača topline i zatvorene komore izgaranja s ventilatorom.

Kondenzacijski plinski kotao sastoji se od:

• komore izgaranja zatvorenog tipa s modulirajućim plamenikom;
• primarnog izmjenjivača topline br. 1;
• komore hlađenja ispušnih plinova do +56–57 ⁰C (rosišta);
• sekundarnog kondenzacijskog izmjenjivača topline br. 2;
• dimnjaka;
• ventilatora za dovod zraka;
• spremnika za kondenzat i sustava za njegovo odvođenje.

Razmatrana oprema gotovo je uvijek opremljena ugrađenom cirkulacijskom pumpom za nosač topline. Uobičajena varijanta s prirodnim protokom vode kroz cijevi grijanja ovdje je teško primjenjiva. Ako pumpa nije uključena u isporuku, tada ju je obvezno potrebno predvidjeti prilikom pripreme projekta kotlovske instalacije.

Dodatni postoci iskoristivosti kod kondenzacijskog kotla nastaju kao rezultat zagrijavanja povratnog voda hlađenjem ispušnih plinova u dimnjaku.

Kondenzacijski kotlovi u prodaji su jednokružni i dvokružni, te u podnoj i zidnoj izvedbi. Po tome se ne razlikuju od klasičnih konvekcijskih modela.

Princip rada kondenzacijskog plinskog kotla je sljedeći:

1. Osnovnu toplinu voda koja se zagrijava dobiva u izmjenjivaču topline br. 1 izgaranjem plina.
2. Zatim nosač topline prolazi kroz krug grijanja, hladi se i dolazi do sekundarnog izmjenjivačkog bloka.
3. Kao rezultat kondenzacije produkata izgaranja u izmjenjivaču topline br. 2, ohlađena voda se podgrijava pomoću rekuperirane topline (štedeći do 30% goriva) i odlazi natrag na br. 1 u novi ciklus cirkulacije.

Kako bi se točno kontrolirala temperatura otpadnih plinova, kondenzacijski kotlovi uvijek su opremljeni modulirajućim plamenikom s rasponom snage od 20 do 100% i ventilatorom za dovod zraka.

Nijanse eksploatacije: kondenzat i dimnjak

U konvekcijskom kotlu produkti izgaranja prirodnog plina CO₂, dušikovi oksidi i para hlade se samo na 140–160 ⁰C. Ako ih se ohladi niže, u dimnjaku će pasti propuh, početi će se stvarati agresivni kondenzat i plamenik će se ugasiti.

Takvog razvoja situacije svi proizvođači klasičnih plinskih toplinskih generatora nastoje izbjeći kako bi maksimalno povećali sigurnost rada, a također i produžili vijek trajanja svoje opreme.

U kondenzacijskom kotlu temperatura plinova u dimnjaku kreće se oko 40 ⁰ °C. S jedne strane to smanjuje zahtjeve za toplinskom otpornošću materijala cijevi dimnjaka, ali s druge strane nameće ograničenja na njegov izbor u pogledu otpornosti na djelovanje kiselina.

Ispušni plinovi iz plinskog kotla pri hlađenju stvaraju agresivni kondenzat visoke kiselosti koji lako nagriza čak i čelik.

Izmjenjivači topline u kondenzacijskim toplinskim generatorima izrađuju se od:

• nehrđajućeg čelika;
• silumina (aluminija sa silicijem).

Oba ova materijala posjeduju povećana kiselootporna svojstva. Lijevano željezo i obični čelik potpuno nisu prikladni za kondenzacijske generatore.

Cijev dimnjaka za kondenzacijski kotao dopušteno je instalirati isključivo od nehrđajućeg čelika ili kiselootpornog plastika. Opečni, željezni i drugi dimnjaci nisu prikladni za takvu opremu.

Pri rekuperaciji u sekundarnom izmjenjivaču topline nastaje kondenzat koji predstavlja slabu kiselu otopinu i treba ga ukloniti iz uređaja za grijanje vode.

Pri radu kondenzacijskog kotla snage 35–40 kW nastaje otprilike 4–6 litara kondenzata. Pojednostavljeno, to iznosi oko 0,14–0,15 litra po 1 kW toplinske energije.

Zapravo je to slaba kiselina koju je zabranjeno ispuštati u autonomnu kanalizaciju jer će uništiti bakterije koje sudjeluju u obradi otpada. Štoviše, prije ispuštanja u centralizirani sustav preporuča se prvo razrijediti vodom u omjeru do 25:1. Tek tada se može ukloniti, bez straha od oštećenja cijevi.

Ako se kotao postavlja u vikendici sa septičkom jamom ili uređajem za pročišćavanje otpadnih voda (UPOV), tada je kondenzat najprije potrebno neutralizirati. U protivnom će uništiti svu mikrofloru u autonomnom sustavu pročišćavanja.

„Neutralizator“ se izvodi u obliku spremnika s mramornim komadićima ukupne mase 20–40 kg. Prolaskom kroz mramor, pH kondenzata iz kotla se povećava. Tekućina postaje neutralna ili niskoalkalna, više nije opasna za bakterije u septičkoj jami ni za materijal samog taložnika. Punilo u takvom neutralizatoru potrebno je mijenjati svakih 4–6 mjeseci.

Odakle učinkovitost veća od 100%?

Pri navođenju učinkovitosti rada plinskog kotla, proizvođači za osnovu uzimaju pokazatelj donje ogrjevne vrijednosti plina bez uzimanja u obzir topline koja nastaje kondenzacijom vodene pare. U konvekcijskom toplinskom generatoru potonja zajedno s približno 10% toplinske energije u potpunosti odlazi u cijev dimnjaka, stoga se i ne uzima u obzir.

Međutim, ako se zbroji kondenzacijska sekundarna toplina i glavna toplina sagorjelog prirodnog plina, dobije se upravo više od 100% učinkovitosti. Nema prijevare, samo mali trik s brojkama.

Pri izračunu KKD-a prema gornjoj ogrjevnoj vrijednosti, kod konvekcijskog kotla on će biti oko 83–85%, a kod kondenzacijskog približno 95–97%

U biti, «nepravilan» koeficijent korisnog djelovanja iznad 100% nastaje zbog želje proizvođača toplinske opreme da uspoređuju usporedive pokazatelje.

Jednostavno, u konvekcijskom uređaju «vodena para» se uopće ne uzima u obzir, dok se u kondenzacijskom mora uzeti u obzir. Otuda i mala odstupanja od logike osnovne fizike koja se uči u školi.

Plusevi i minusi kondenzacijskog grijača

Među prednostima kondenzacijskog kotla izdvajaju se:

1. Smanjenje količine štetnih emisija za 60–70% (veći dio ugljičnog dioksida i dušikovih oksida odlazi u kondenzat).
2. U usporedbi s konvekcijskim modelima, ušteda do 30% plinskog goriva po generiranom 1 kW.
3. Manje dimenzije plinske opreme za grijanje pri istoj snazi.
4. Niska temperatura produkata izgaranja u dimnjaku (samo oko 40 ⁰C).
5. Mogućnost ugradnje kaskade od nekoliko kotlova.
6. Svestranost (prikladan i za radijatore grijanja i za «podno grijanje»).
7. Prisutnost pametne automatike i potpuna autonomija rada plinskog generatora topline bez ljudske intervencije.

Kaskadni sustav od dva do tri generatora topline omogućuje ugradnju kotlova male snage, koji su manje bučni i manje vibriraju tijekom rada nego snažniji modeli.

To pojednostavljuje montažu cijelog sustava grijanja i omogućuje smanjenje dimenzija kućne kotlovnice. Osim toga, zahvaljujući mogućnosti fleksibilnijeg reguliranja procesa proizvodnje topline, povećava se ukupna učinkovitost korištenja opreme za proizvodnju topline.

Troškovi kondenzacijskog kotla u usporedbi s običnim konvekcijskim isplate se za 5–6 godina zahvaljujući uštedi na prirodnom plinu

Od nedostataka kondenzacijskih generatora topline valja spomenuti:

1. Visoka cijena opreme (1,5–2 puta viša nego kod analognih modela iste snage klasičnog konvekcijskog tipa).
2. Problem sa zbrinjavanjem kondenzata.
3. Smanjenje učinkovitosti pri korištenju kotla u visokotemperaturnim sustavima grijanja.
4. Ovisnost o energiji – za rad ventilatora, automatike i cirkulacijske pumpe potrebna je električna energija.
5. Zabrana korištenja s antifrizom.

Unatoč znatnim početnim troškovima, kondenzacijski kotao je u potpunosti opravdan s ekonomskog gledišta. Tijekom rada on u izobilju vraća sav prvobitno potrošeni novac.

U Rusiji je takva oprema još uvijek malo rasprostranjena. Plinski kotao s rekuperacijom još je previše neobičan i malo istražen na našem tržištu. No interes za takve toplinske generatore postupno raste.

Zaključci i koristan video na temu

Kako radi kondenzacijski toplinski generator:

Uređaj plinskih kotlova s rekuperacijom vodene pare:

Sve prednosti kondenzacijskih kotlova:

Ako pažljivo razumijemo kako i po kojim načelima radi plinski kondenzacijski kotao, tada na prvi pogled «netočnih» 108–110% učinkovitosti postaju potpuno razumljive i opravdane brojke.

Toplinski generator s rekuperacijom otpadnih plinova doista je učinkovitiji u usporedbi s klasičnom konstrukcijom. Jedini njegov ozbiljan nedostatak je kondenzat visoke kiselosti, koji se mora negdje zbrinuti.

Pišite, molim Vas, komentare u blok-formi koja se nalazi ispod. Nije isključeno da posjedujete informacije koje mogu dopuniti zalihu podataka iznesenih u članku. Postavljajte pitanja, dijelite vlastito iskustvo u odabiru i radu s kotlovima kondenzacijskog tipa, objavljujte fotografije na temu članka.