Co sprawi, że kocioł będzie pracował ekonomicznie?

Dodano: wtorek, 16 maja 2017 10:36

Nad ekonomicznością pracy kotła powinniśmy się zastanawiać już w momencie jego zakupu. Jednak nawet dobry kocioł może pracować dobrze lub źle, zależnie od tego, jak jest eksploatowany.

Straty

Pierwszy czynnik decydujący o ekonomiczności pracy to tzw. strata kominowa, czyli różnica zawartości ciepła w spalinach odprowadzanych do komina i w powietrzu do spalania. Temperatura spalin w kotle na paliwo stałe sięga 200°C, zaś dla kotłów kondensacyjnych wynosi ok. 50°C.

Fot. 1. W nowoczesnych kotłach ograniczono do minimum straty ciepła, a proces spalania jest ściśle monitorowany, co podnosi ich sprawność (fot. Termet).

Drugi to strata ciepła przez promieniowanie i konwekcję. Dla starych kotłów gazowych to 3–5%, dla nowych zaś zaledwie 0,5–2%. Strata ta zależy od średniej temperatury wody kotłowej. Im temperatura wody niższa, tym strata jest mniejsza. Ta strata nie jest przy tym zbyt istotna, jeśli kocioł znajduje się w i tak ogrzewanym pomieszczeniu, o temperaturze zbliżonej do temperatury pomieszczeń mieszkalnych – ciepło oddane przez kocioł ogrzewa to pomieszczenie.

Trzecim czynnikiem jest strata niezupełnego spalania gazów. Powód tego zjawiska to zbyt mała ilość tlenu dostarczana do spalania. W takim przypadku zamiast dwutlenku węgla powstaje tylko jego tlenek i zmniejsza się ilość uzyskiwanego ciepła.

Problem stanowi również zbyt duża ilość powietrza. Zawsze powietrze dostarczane jest z pewnym nadmiarem w stosunku do ilości stechiometrycznej, czyli wynikającej z samego równania reakcji spalania. Współczynnik nadmiaru powietrza może być niewielki (np. 1,1) w nowoczesnych kotłach z zamkniętą komorą spalania, zaś w kotłach z palnikiem atmosferycznym (komora otwarta, bez nadmuchu) sięga 2. Niezużyte do spalania powietrze to balast, który trzeba ogrzać i usunąć przez komin, a to – oczywiście – pochłania ciepło. Warto zauważyć, że ok. 70% objętości powietrza to azot, który praktycznie nie bierze udziału w spalaniu, a i tak trzeba go ogrzać.

Sprawność

Czwartą rzeczą jest sprawność spalania w zależności od obciążenia. W kotłach tradycyjnych, bez tzw. modulacji mocy palnika, sprawność gwałtownie spada, gdy pracują one z niewielkim obciążeniem. W kotłach gazowych niekondensacyjnych, ale z modulacją mocy, sprawność jest praktycznie stała w całym zakresie dopuszczalnej mocy, w kondensacyjnych zaś nawet wzrasta przy spadku obciążenia.

Kocioł dobiera się tak, aby pracując z maksymalną mocą, był w stanie zrównoważyć straty ciepła występujące przy panującej na zewnątrz tzw. temperaturze obliczeniowej, wynoszącej ok. -20°C. Jednak w praktyce tak duże mrozy występują bardzo rzadko, a przez większość sezonu kocioł nie osiąga nawet połowy swojej mocy maksymalnej. Z tego względu tak ważna jest możliwość efektywnej pracy z mocą częściową.

Warto jeszcze wspomnieć o dość częstym poglądzie, że warto "przewymiarowywać" kotły kondensacyjne. Z pozoru wszystko się zgadza, bo wraz ze spadkiem obciążenia rośnie ich sprawność. Jednak jest jeszcze drugi czynnik – najmniejsza moc, z jaką kocioł może pracować w sposób ciągły. To najczęściej 30% mocy maksymalnej w urządzeniach kilkuletnich oraz zaledwie 10% w najnowszych konstrukcjach. W "przewymiarowanym" kotle, gdy zapotrzebowanie na ciepło jest niewielkie (np. wiosną i jesienią), łatwiej o sytuację, w której zapotrzebowanie na moc spadnie poniżej tej granicy regulacji.

Sterowanie

Fot. 2. Dobre sterowanie, nie tylko samym kotłem ale całą instalacją grzewczą, pozwala obniżyć zużycie energii nawet o ponad 20% (fot. Siemens).

Sterowanie ma niewątpliwy wpływ na ilość zużywanego paliwa. W starych kotłach temperatura wody w instalacji zawsze wynosiła tyle, ile ustawiliśmy na kotle, a reakcją na zmianę zapotrzebowania budynku na ciepło było po prostu włączenie lub wyłączenie kotła. Taka praca nie jest, niestety, optymalna z ekonomicznego punktu widzenia.

Potem pojawiły się kotły z tzw. modulacją mocy, automatycznie dostosowujące swą moc i temperaturę wody w instalacji c.o. do chwilowego zapotrzebowania, a w efekcie pracujące w sposób ciągły. Z kolei zastosowanie sterowników dobowych i tygodniowych pozwala na ustawienie osłabień nocnych w ogrzewaniu i w czasie nieobecności domowników, co wpływa na ograniczenie kosztów ogrzewania. Użytkownik wówczas nie musi myśleć, w jakim trybie pracuje kocioł i czy już zmienił tryb pracy. Wszystko dzieje się automatycznie.

To bardzo ważna czynność, przez wiele osób, niestety, pomijana. Coroczne serwisowanie kotła zapewnia optymalną, a więc najbardziej ekonomiczną jego pracę. W czasie serwisowania czyszczone są wymienniki i regulowane są podzespoły kotła.

autor: Dariusz Tomaszewski
oprac. Agnieszka Zygmunt
zdjęcia: Siemens, Termet