Nesprávne kúrenie plynovým kotlom môže mať vážne následky, pričom v minulosti polícia vyšetrovala viacero prípadov otráv oxidom uhoľnatým. Tieto nešťastia boli často spôsobené chybami pri prevádzkovaní plynových kotlov, najmä v dôsledku nedostatočného prívodu vzduchu a nesprávneho odvádzania spalín. Zmenou počasia dochádza k nahromadeniu nebezpečných spalín v obydlí, v niektorých prípadoch s tragickým následkom. Dôvodom bolo, že splodiny z kotlov boli odvádzané priamo do komína, avšak kvalitné plastové okná a dvere spôsobovali hermetické uzavretie objektov. Pri stúpaní vonkajšieho atmosférického tlaku sa tlak v dome začal vyrovnávať nasávaním vzduchu zvonku cez komín, čím sa splodiny z kotla, obsahujúce oxid uhoľnatý, hromadili vo vnútri objektov. V žiadnom prípade nebol zabezpečený nepretržitý dostatočný prívod vzduchu potrebný na štandardnú prevádzku kotla. Stavebné otvory slúžiace na prívod vzduchu do kotla boli nedostatočné alebo dodatočne zakryté, a komíny na odvádzanie spalín nevyhovovali konštrukčne na tento účel. Rovnako nebezpečné je aj nahromadenie vonkajšieho vzduchu v oblasti komína, napríklad ak vetru stojí v ceste sedlová strecha a komín ju primerane neprevyšuje.
Pri kúrení plynovým kotlom je nevyhnutné skontrolovať, či je v miestnosti, kde sa kotol nachádza, zabezpečený nepretržitý prívod vzduchu. Ak nie, je potrebné urobiť do steny otvor, prípadne nechať pootvorené okno a zabezpečiť ho pred zlodejmi mrežou.
Princíp fungovania kondenzačných kotlov
Predajcovia tepelných generátorov kondenzačného typu tvrdia, že účinnosť ich zariadení presahuje 100 %, čo sa môže zdať v rozpore so zákonom zachovania energie. Tento jav je však vysvetliteľný. Na jednej strane ide o marketingový trik, na druhej strane v tom je zrnko pravdy. Kondenzačný kotol funguje na princípe využitia dodatočného tepla zo spalín.
Aby sme pochopili fungovanie kondenzačného kotla, porovnajme ho s klasickým typom generátora tepelnej energie. Vysoká účinnosť kondenzačného plynového generátora tepla je zabezpečená prítomnosťou dodatočného výmenníka tepla v jeho konštrukcii. Kým prvá štandardná jednotka výmeny tepla prenáša energiu spáleného paliva do chladiacej kvapaliny, druhá pridáva teplo z rekuperácie výfukových plynov.
Kondenzačné kotly pracujú na zemný plyn (zmesi plynov s prevahou metánu) alebo na propán-bután z plynovej nádrže či fľaše. Je prijateľné použiť akýkoľvek druh plynu, pokiaľ je horák navrhnutý na daný typ paliva. Kondenzačné plynové kotly sú síce drahšie ako konvekčné modely, ale ich prevádzka je úspornejšia vďaka zníženiu spotreby plynu o 20-30 %.
Najlepšiu účinnosť dosahuje kondenzačný generátor tepla pri spaľovaní metánu, zmes propán-bután je mierne podradnejšia. Čím vyšší je podiel propánu, tým lepšie. V tomto ohľade poskytuje „zimný“ plyn pre plynovú nádrž o niečo vyššiu výstupnú účinnosť ako „letný“ plyn, pretože propánová zložka je v prvom prípade vyššia.
Na rozdiel od kondenzačného kotla ide v konvekčnom kotle časť tepelnej energie do komína spolu so splodinami horenia, preto klasické konštrukcie dosahujú účinnosť okolo 90 %. V kondenzačných kotloch sa teplo získané spaľovaním plynu využíva racionálnejšie a úplnejšie, pretože teplo uvoľnené pri spracovaní pary sa akumuluje a prenáša do vykurovacieho systému, čím dodatočne ohrieva chladiacu kvapalinu a znižuje spotrebu paliva.
Konštrukcia a princíp činnosti kondenzačného kotla
Konštrukcia kondenzačného kotla je v mnohom podobná konvekčnému kotlu s uzavretou spaľovacou komorou. Doplnený je o sekundárny výmenník tepla a rekuperačnú jednotku. Hlavnými črtami sú prítomnosť druhého výmenníka tepla a uzavretá spaľovacia komora s ventilátorom.
Plynový kondenzačný kotol pozostáva z:
- uzavretej spaľovacej komory s modulačným horákom;
- primárneho výmenníka tepla č. 1;
- komory chladenia výfukových plynov do +56-57 °C (rosný bod);
- sekundárneho kondenzačného výmenníka tepla č. 2;
- komína;
- ventilátora prívodu vzduchu;
- nádrže na kondenzát a jej drenážneho systému.
Zariadenie je takmer vždy vybavené vstavaným obehovým čerpadlom pre chladiacu kvapalinu. Obvyklá možnosť s prirodzeným prietokom vody cez vykurovacie potrubia je tu málo užitočná. Ak čerpadlo nie je súčasťou súpravy, je potrebné ho zabezpečiť pri príprave projektu potrubia kotla.
Dodatočné percentá účinnosti v kondenzačnom kotle vznikajú ohrievaním spiatočky ochladzovaním spalín v komíne. Kondenzačné kotly sa predávajú ako jednookruhové a dvojokruhové, podlahové a nástenné verzie, čím sa nelíšia od klasických konvekčných modelov.
Princíp činnosti kondenzačného plynového kotla je nasledovný: ohriata voda získava hlavné teplo vo výmenníku tepla č. 1 zo spaľovania plynu. Potom prechádza vykurovacím okruhom, ochladzuje sa a vstupuje do sekundárnej jednotky výmeny tepla. V dôsledku kondenzácie splodín horenia vo výmenníku č. 2 sa ochladená voda ohrieva rekuperovaným teplom (úspora až 30 % paliva) a vracia sa späť do č. 1.
V konvekčnom kotle sa produkty spaľovania zemného plynu (CO2, oxidy dusíka a para) ochladzujú len na 140-160 °C. Ak by sa ochladili nižšie, ťah v komíne by klesol, začala by sa vytvárať agresívna kondenzácia a horák by zhasol. V kondenzačnom kotle teplota plynov v komíne kolíše okolo 40 °C. Na jednej strane sa tým znižujú požiadavky na tepelnú odolnosť materiálu komínového potrubia, ale na druhej strane kladie obmedzenia na jeho výber z hľadiska odolnosti voči kyselinám.
Spaliny plynového kotla tvoria pri ochladzovaní agresívny, vysoko kyslý kondenzát, ktorý ľahko koroduje aj oceľ. Výmenníky tepla v kondenzačných generátoroch tepla sú vyrobené z nehrdzavejúcej ocele alebo silumínu (hliník s kremíkom), ktoré majú zvýšenú odolnosť voči kyselinám. Liatina a obyčajná oceľ sú pre kondenzačné nádrže nevhodné. Komínová rúra pre kondenzačný kotol môže byť inštalovaná len z nehrdzavejúcej ocele alebo kyselinovzdorného plastu. Tehlové, železné a iné komíny nie sú vhodné pre takéto zariadenie.
Nakladanie s kondenzátom
Počas regenerácie sa v sekundárnom výmenníku tepla tvorí kondenzát, ktorý je slabým kyslým roztokom a musí sa odstrániť z ohrievača vody. Pri prevádzke kondenzačného kotla s výkonom 35-40 kW vzniká asi 4-6 litrov kondenzátu, čo vychádza na cca 0,14-0,15 litra na 1 kW tepelnej energie.
Ide o slabú kyselinu, ktorá sa nesmie vylievať do autonómneho kanalizačného systému, pretože zničí baktérie, ktoré sa podieľajú na spracovaní odpadu. Pred vypustením do centralizovaného systému sa odporúča najskôr zriediť vodou v pomere až 25:1.
Ak je kotol inštalovaný v chate so septikom alebo VOC, je potrebné najskôr neutralizovať kondenzát. V opačnom prípade zabije všetku mikroflóru v autonómnom liečebnom systéme. „Neutralizátor“ je vyrobený vo forme nádoby s mramorovými trieskami s celkovou hmotnosťou 20-40 kg. Pri prechode kondenzátu z kotla cez mramor sa zvyšuje jeho pH, čím sa kvapalina stáva neutrálnou alebo nízko alkalickou a nie je nebezpečná pre baktérie v septiku a pre materiál samotnej žumpy. Plnivo v takomto neutralizátore je potrebné meniť každých 4-6 mesiacov.
Úspora energie a účinnosť nad 100 %
Výrobcovia pri uvádzaní prevádzkovej účinnosti plynového kotla vychádzajú z ukazovateľa nižšej výhrevnosti plynu bez zohľadnenia tepla vznikajúceho pri kondenzácii vodnej pary. V konvekčnom generátore tepla sa toto teplo spolu s približne 10 % tepelnej energie úplne stratí v komínovom potrubí, preto sa neberie do úvahy. Ak však spočítate kondenzačné sekundárne teplo a hlavné teplo zo spáleného zemného plynu, dostanete sa na niečo málo cez 100 % účinnosť. Ide o technicky sofistikované výpočty, nie o podvod.
Pri výpočte účinnosti na základe vyššej výhrevnosti konvekčného kotla sa bude pohybovať okolo 83-85 %, u kondenzačného kotla to bude cca 95-97 %. „Nesprávna“ účinnosť nad 100 % vyplýva zo snahy výrobcov porovnávať neporovnateľné ukazovatele. V konvekčnom zariadení sa „vodná para“ vôbec nezohľadňuje, ale v kondenzačnom zariadení sa s ňou počíta.
Plynový kondenzačný kotol dokáže na rozdiel od bežného využiť z plynu takmer všetku energiu. Vykurovanie pomocou neho je teda omnoho účinnejšie a lacnejšie. Kondenzácia spalín získava z plynu viac tepla. Bežný plynový kotol vypúšťa do ovzdušia spaliny s vysokou teplotou. Kondenzačný kotol na plyn využíva tieto spaliny na dodatočné ohrievanie vody, ktorá sa vracia z vykurovacej sústavy. Spaliny sa pri odovzdávaní tepla ochladia natoľko, že začne kondenzovať aj v nich obsiahnutá vodná para. Vďaka tomu majú kondenzačné kotly vyššiu účinnosť než bežné plynové kotly.
Výhody a nevýhody kondenzačného kotla
Výhody:
- Zníženie škodlivých emisií o 60-70 % (väčšina oxidu uhličitého a oxidov dusíka prechádza do kondenzátu).
- V porovnaní s konvekčnými modelmi úspora až 30 % plynového paliva na vyrobený 1 kW.
- Menšie rozmery plynových vykurovacích zariadení s rovnakým výkonom.
- Nízka teplota spalín v komíne (iba okolo 40 °C).
- Možnosť inštalácie kaskády viacerých kotlov.
- Všestrannosť (vhodný pre radiátory aj „teplé podlahy“).
- Prítomnosť inteligentnej automatizácie a úplná autonómia bez ľudského zásahu.
Kaskádový systém dvoch alebo troch generátorov tepla umožňuje inštalovať kotly s nízkym výkonom, ktoré počas prevádzky vydávajú menej hluku a vibrujú ako výkonnejšie modely. To zjednodušuje inštaláciu celého vykurovacieho systému a umožňuje zmenšenie rozmerov domovej kotolne. Vďaka možnosti flexibilnejšej regulácie procesu výroby tepla sa zvyšuje celková efektivita využívania zariadení na výrobu tepla.
Náklady na kondenzačný kotol sa v porovnaní s klasickým konvekčným kotlom vrátia za 5-6 rokov vďaka úspore zemného plynu.
Nevýhody:
- Vysoká cena zariadenia (1,5-2 krát vyššia ako klasické konvekčné modely podobného výkonu).
- Problémy s odvádzaním kondenzátu.
- Znížená účinnosť pri použití kotla vo vysokoteplotných vykurovacích systémoch.
- Energetická závislosť - ventilátor, automatika a obehové čerpadlo vyžadujú na prevádzku elektrickú energiu.
- Zakázané použitie s nemrznúcou zmesou.
Napriek značným počiatočným nákladom je kondenzačný kotol z ekonomického hľadiska celkom opodstatnený. Počas prevádzky viac ako vráti všetky pôvodne vynaložené peniaze.
Kondenzačné kotly
Podmienky pre optimálnu prevádzku kondenzačného kotla
Aby kondenzačný kotol na plyn pracoval čo najúčinnejšie, musia byť splnené určité podmienky:
- Základná podmienka: Kotol musí pracovať v pásme kondenzácie. Teplota spalín totiž musí klesnúť pod rosný bod, aby vodná para skondenzovala a uvoľnila skryté teplo. Teplota vratnej vykurovacej vody by mala byť nízka.
- Vhodný vykurovací systém: Bežné radiátory nedokážu uvedenými nízkymi teplotami vykúriť miestnosti efektívne. Ideálne na použitie s plynovým kondenzačným kotlom je teda plošné vykurovanie (podlahové, stenové či stropné). Alternatívou sú veľkoplošné nízkoteplotné radiátory, ktoré odovzdávajú teplo do miestnosti cez veľké plochy. Dni, keď je potrebné dostať do radiátorov vysokú teplotu, je počas roka pomerne málo, takže len pár dní v roku kotol nebude pracovať v kondenzačnej prevádzke.
- Hydraulické vyváženie: Vyvážením vykurovacej sústavy zabezpečíte, aby boli radiátory a plošné vykurovacie telesá zásobované len nevyhnutným množstvom tepla. Odovzdávanie tepla z vykurovacej vody bude optimálne. Základom pri vyvážení je použitie tzv. vysokoúčinného obehového čerpadla, ktoré dokáže plynule regulovať rýchlosť prúdenia vykurovacej vody v závislosti od spotreby tepla v dome.
Návrh, výber komponentov, montáž a nastavenie vykurovacej sústavy patria do rúk odborníkov. Ceny za kondenzačný plynový kotol do domu sa začínajú na 1 000 €, v závislosti od vykurovacieho výkonu a ďalších parametrov. V novostavbe je najväčšou položkou nová vykurovacia sústava, ideálne podlahovka. Nezabudnite ani na náklady spojené s montážou či rekonštrukciou komína a plynovej prípojky.
Kondenzačný kotol je jedným z najúspornejších vykurovacích zdrojov. Je vhodný do novostavieb, rekonštruovaných domov i bytov bez centrálneho zásobovania teplom. Celý systém musíte dať vhodne nadimenzovať a hydraulicky vyvážiť.
Plynové vykurovacie systémy s kondenzačnou technológiou sú najefektívnejším spôsobom vykurovania plynom. Moderný plynový kondenzačný kotol vám dáva možnosť využívať obnoviteľné zdroje energie. Solárny systém, tepelné čerpadlo alebo vykurovanie drevom sa dajú jednoducho kombinovať s novým plynovým vykurovacím systémom. S takýmto plynovým hybridným vykurovacím systémom môžete dlhodobo znížiť spotrebu plynu a emisie CO2.
Najnižšiu teplotu spalín, a teda najúspornejšiu prevádzku dosahuje plynový kondenzačný kotol. Je vhodný na vykurovanie domácností, kancelárskych budov, ale aj iných priestorov a je samozrejmou voľbou pri novostavbách. Jeho inštaláciu by ste mali zvážiť aj pri rekonštrukciách budov - oproti iným kotlom s ním totiž môžete ušetriť nemalé finančné prostriedky.
Vďaka kompaktným rozmerom ich namontujete kamkoľvek, či už do kúpeľne, predsiene, alebo do kuchyne vedľa kuchynskej linky. Umiestňujú sa na podlahu a majú zabudovaný zásobník na ohrev teplej vody, a to buď priamo samotným kotlom, alebo externým solárnym ohrevom. Týmto pojmom sa označujú zostavy kotla a samostatného veľkoobjemového zásobníka teplej vody umiestneného vedľa kotla alebo pod ním. Nazývajú sa aj plynové kondenzačné jednotky. Majú vysoký tepelný výkon a tým aj väčšie rozmery. Používajú sa na vykurovanie väčších objektov (napr. bytových domov). Niektoré kondenzačné kotly môžete zapojiť do kaskády od 2 ks, aby ste dosiahli vyšší vykurovací výkon (používa sa od stoviek kW).
Moderné kotly využívajú na znižovanie výkonu v prípade nižších požiadaviek na teplo tzv. výkonovú moduláciu. Vďaka tomu regulujú svoj vykurovací výkon podľa aktuálnej vonkajšej teploty a potreby vykurovacieho systému, bez potreby cyklovania, t. j. opakovaného zapínania a vypínania ohrevu. Dobrý kotol by mal byť schopný plynule regulovať svoj výkon v čo najväčšom rozsahu, napríklad od 10 do 100 % menovitého výkonu.
Ekvitermická regulácia nastavuje teplotu vykurovacej vody automaticky. Využíva na to údaj o aktuálnej vnútornej teplote, vonkajšej teplote zo snímača na severnej strane domu a údaje z vopred nastavenej ekvitermickej krivky. Ak je vonku teplejšie, kotol teplotu vykurovacej vody automaticky zníži, avšak iba do takej miery, aby ostala zachovaná tepelná pohoda v interiéri. Využitím ekvitermickej regulácie znížite tepelné straty cez povrch kotla a tým aj náklady na vykurovanie. Ak využívate nútený obeh vykurovacej vody, ušetriť môžete aj reguláciou otáčok obehového čerpadla. Na jar a na jeseň pri vyšších vonkajších teplotách tým znížite teplotu vratnej vody, čím zároveň rozšírite pásmo využitia kondenzácie. Pri výbere kotla by ste mali siahnuť po overenom výrobcovi s dobrou servisnou podporou.
tags: #kondenzacny #kotol #vetranie