Čo potrebujete vedieť

Kondenzačné kotly

 

Ešte výhodnejšiu krivku stupňa využitia vykazujú kondenzačné kotly. Pri týchto zdrojoch tepla výrazne narastá stupeň využitia práve pri nízkej záťaži (obr. 16). Práve pri nízkej záťaži, to znamená pri nízkych teplotách spiatočky, je energetický zisk v dôsledku kondenzačného účinku mimoriadne vysoký.

Energetický zisk kondenzáciou

Na vysvetlenie: Pri spaľovaní zemného plynu vzniká voda, ktorá pri konvenčných vykurovacích kotloch uniká cez komín ako vodná para, takže dochádza k odovzdávaniu energie do okolitého prostredia (na každý m3

zemného plynu teoreticky vzniká cca. 1,6 litra vody).

Pri kondenzačných zariadeniach (obr. 17, 18, 21) je kondenzácia vykurovacích plynov vyslovene žiadúcim javom, pričom vykurovacie kotly ako aj komínová vložka majú špeciálne konštrukčné vlastnosti a okrem toho sú aj po materiálovej stránke prispôsobené tak, že skondenzovaná voda nemôže spôsobiť žiadne škody. Týmto je daná možnosť, využiť latentné teplo, ktoré je obsiahnuté vo vykurovacom plyne, jeho kondenzáciou v rámci kotla. Zatiaľ čo sa táto energia v prípade nízkoteplotných kotlov stráca v systéme cez komínové teleso.

Okrem toho sa pri kondenzačných zariadeniach teplota spalín oproti nízkoteplotnej technike výrazne znižuje (lepšie využitie citeľného tepla). U nízkoteplotných kotlov je nutné zabrániť „orosovaniu“ vykurovacích plôch a spalinového systému tým, že teplota spalín neklesne pod 100 °C. V prípade kondenzačnej techniky dosahuje teplota spalín už len cca. 40 °C.

porovnanie kotlov

Stupne využitia pri rôznom zaťažení kotla – pre starý nízkoteplotný a kondenzačný kotol

kondenzačný kotol VITODENS 200-W VIESSMANN

Nástenný plynový kondenzačný kotol Vitodens 200-W s výhrevnými plochami Inox-Radial a s cylindrickým horákom MatriX z nerezi

kondenzačný kotol VITODENS 300-W VIESSMANN

Nástenný plynový kondenzačný kotol Vitodens 300-W s výhrevnými plochami Inox-Radial a s plynovým sálavým horákom MatriX-compact

 

Ako je možné dosiahnuť stupeň využitia nad 100%?

Aby sme u rôznych vykurovacích systémov naďalej udržali porovnateľnosť, zachováme si porovnávaciu veličinu výhrevného tepla Hi paliva. Nakoľko sa hodnota Hi vzťahuje na dokonalé spálenie bez kondenzácie, vzniká kuriózna situácia, že kondenzačné zariadenia môžu dosiahnuť stupeň využitia nad 100%, keďže sú schopné využiť spalné teplo (kondenzačný účinok) (HS)

porovnanie tepelných strát nízkoteplotných a kondenzačných kotlovstrát

Porovnanie ročných tepelných strát u nízkoteplotných a kondenzačných kotlov (zemný plyn)

kaskádové zapojenie kondenzačných kotlov VIESSMANN

Kaskáda kotlov Vitodens 200-W s výkonom do 420 kW zaistí efektívne a ekologické vykurovanie bytového domu

Kondenzačná technika je vhodná tiež pre vysoké systémové teploty

Je jasné, že kondenzácia prebieha o to lepšie, o čo je nižšia teplota kotlovej vody. Z toho vyplýva mimoriadne dobrý stupeň využitia pri nízkych teplotách kotla respektíve nízkych teplotách vratnej vody.

Kondenzačné zariadenia sú vhodné pre radiátory ako aj pre podlahové vykurovania. Nakoľko rosný bod pre tvorbu kondenzátu pri spaľovaní zemného plynu predstavuje cca. 57 °C, možno dosiahnuť kondenzačný účinok tiež pri konvenčných vykurovacích systémoch (dimenzovaných na 75/60 °C), pri vonkajších teplotách aj hlboko pod bodom mrazu (obr. 10). Týmto možno dosiahnuť aj pri tejto aplikácii stupeň využitia výrazne nad 100%.

plynový kondenzačný kotol

Plynový kondenzačný kotol s plynovým horákom MatriX-compact – Vitodens 333-F, s výhrevnou plochou Inox Radial a integrovaným nabíjacím zásobníkom

plynový kondenzačný kotol - stacionárny

Špičkový stacionárny kotol Vitocrossal 300 s výhrevnou plochou Inox-Crossal a sálavým horákom MatriX-compact

Materiál a palivo

Je potrebné zabezpečiť, aby vznikajúci kondenzát nespôsoboval koróziu na kotle. Komponenty paliva (zemný plyn) ako aj prvky spaľovaného vzduchu vytvárajú pri spaľovaní zlúčeniny, ktoré menia pH hodnotu (stupnica na meranie kyslosti, resp. zásaditosti) smerom ku kyslej reakcii.

Z oxidu uhličitého, ktorý vzniká pri spaľovaní, sa môže vytvárať kyselina uhličitá, vo vzduchu obsiahnutý dusík reaguje na lúčavku kráľovskú.  Mimoriadne agresívna dokáže byť kondenzovaná voda pri spaľovaní štandardného vykurovacieho oleja, nakoľko obsah síry vo vykurovacom oleji má za následok tvorbu sírových zlúčenín a kyseliny sírovej. Preto musia všetky plochy výmenníka tepla, ktoré prichádzajú do styku s kondenzovanou vodou, pozostávať z materiálov, ktoré sú voči takýmto chemickým útokom komponentov, obsiahnutých v kondenzovanej vode, necitlivé.

Na tento účel sa už dlhé roky osvedčuje práve nehrdzavejúca oceľ. Pre palivá ako je vykurovací olej alebo zemný plyn sú k dispozícii rôzne legované varianty ušľachtilej ocele (s prímesami chróm, nikel, molybdén alebo titan), ktoré je možné prispôsobiť vlastnostiam kondenzovanej vody. Takto tieto materiály odolajú bez ďalšej povrchovej úpravy trvalo korozívnemu vplyvu kondenzovanej vody.

Vedenie spalín

Použitím nereze máme možnosť dosky výmenníka tepla geometricky stvárniť čo najoptimálnejšie. Aby sa teplo spalín efektívne prenieslo do vykurovacej vody, je potrebné zabezpečiť, aby vznikol intenzívny kontakt spalín s výhrevnou plochou. Principiálne máme k dispozícii dve možnosti:

Vykurovacie plochy je možné prispôsobiť tak, aby boli spaliny neustále vírené – nedochádza k tvorbe stredových prúdov s vyššími teplotami. Na tento účel nie sú vhodné hladké plochy, pretože je nutné vytvoriť miesta s vychyľujúcim účinkom, ako aj zmeny prierezu (výhrevná plocha Inox-Crossal).

Druhou možnosťou je namiesto silne zvíreného prúdenia vykurovacieho plynu (ako sa dosahuje pri vykurovacích plochách Inox-Crossal) zrealizovať laminárny princíp prenosu tepla (výhrevná plocha Inox-Radial).

umiestnenie kondenzačného kotla v interiéry

Vďaka svojím kompaktným rozmerom sa Vitodens 333-F zmestí do výklenkov alebo pod šikmú strechu

Výhrevná plocha Inox-Crossal

Obrázok 24 ukazuje výhrevnú plochu Inox-Crossal, ktorá zabezpečuje vynikajúci prenos tepla. Prostredníctvom proti sebe umiestnených šikmých vlysov sa dosahuje zmena smeru prúdenia spalín. Neustále meniace sa prierezy spoľahlivo zabraňujú tvorbe jadrového prúdenia.

Aby sa zabránilo nadmernej koncentrácii kondenzátu a tým pádom spätného toku do spaľovacieho priestoru by spaľovací plyn a kondenzát mali prúdiť rovnakým smerom – dole. To podporuje zemská gravitácia a súčasne tiež prúd vykurovacích plynov odtekanie kvapiek kondenzátu. Výstup vykurovacieho plynu z výmenníka tepla je preto spravidla umiestnený dole.

princíp kondenzačného kotla

Vedenie spalín a kondenzátu u výhrevnej plochy Inox-Crossal

Výhrevná plocha Inox-Radial

Použitím nereze máme možnosť tvar výmenníka tepla geometricky stvárniť ao najoptimálnejšie. Aby sa teplo vykurovacieho plynu efektívne prenieslo do vykurovacej vody, je potrebné zabezpečiť, aby vznikol intenzívny kontakt vykurovacieho plynu s vykurovacou plochou.

Na realizáciu laminárneho princípu prenosu tepla bola vyvinutá vykurovacia plocha Inox–Radial (obr. 27), ktorá pozostáva zo špirálovito stočenej nerezovej rúrky so štvorhranným profilom. Jednotlivé vynutia sú v dôsledku špeciálnych prelisov vzdialené od seba presne 0,8 mm. Táto vzdialenosť, špeciálne prispôsobená pomerom prúdenia vykurovacieho plynu, zabezpečuje, že sa v štrbine vytvára laminárne prúdenie bez hraničnej vrstvy, ktorá zabezpečuje vynikajúci prenos tepla. Vykurovacie plyny, horúce cca. 900 °C, sa takto schladia na dĺžke štrbiny len 36 mm .

V najideálnejšom prípade dosahuje vykurovací plyn na výstupe z kotla teplotu, ktorá je len cca. 3,5 K nad teplotou spiatočky kotlovej vody.

kondenzačný kotol v interiéry

Sálavý horák MatriX

Ďalšou významnou veličinou ovplyvňujúcou efektívne využitie kondenzačného efektu je správny obsah CO2 v spalinách. Tento je ovplyvňovaný najmä pomerom kyslíka (privádzaného vzduchu) a paliva. Pre presné regulovanie tohto pomeru je potrebné mať pretlakový horák vybavený ventilátorom pre prívod spaľovacieho vzduchu. Takto je možné dosiahnuť optimálny obsah CO2 v spalinách.

Jedným z míľnikov vykurovacej techniky Viessmann je aj sálavý horák MatriX (obr. 28) používaný v kondenzačných kotloch Viessmann od výkonu 3,8 kW až po 314 kW. Tento patentovaný výrobok sa vyznačuje tým, že viac ako 90% vzniknutého tepla je odovzdávaného sálaním a nie priamym žiarením. Výsledkom je nízka teplota v spaľovacom priestore (cca. 900 °C), ktorá priaznivo ovplyvňuje množstvo škodlivých emisií.

laminárny prenos tepla

Laminárny prenos tepla cez výhrevnú plochu Inox-Radial: rozstup vinutí je 0,8 mm

výhrevná plocha kondenzačného kotla

Výhrevná plocha Inox-Radial

plynový horák kondenzačného kotla

Plynový sálavý horák MatriX-compact

 

VIESSMANN

Kontaktujte

výrobcu:

Viessmann, s.r.o.

Ivanska cesta 30/A

821 04 Bratislava

telefon: (02) 32 23 01 00

telefax: (02) 32 23 01 23

www.viessmann.sk

predaj a montáž:

OPIMUS s.r.o.

Ružová dolina 25

821 09 Bratislava

telefon: 0908 748 041

www.opimus.sk