Ogrzewanie energooszczędne: kotły kondensacyjne

Kotły kondensacyjne są energooszczędną alternatywą dla tradycyjnych urządzeń grzewczych na gaz i olej. Tańsza eksploatacja to niejedyne korzyści. Zyskuje również środowisko naturalne. Piszemy o tym, dlaczego jeszcze warto ogrzewać dom kotłem kondensacyjnym.

Kocioł dla oszczędnych

Podstawową zaletą kotłów kondensacyjnych jest to, że do wytwarzania takiej samej ilości ciepła zużywają mniej paliwa niż kotły konwencjonalne. W tradycyjnych urządzeniach grzewczych powstająca w wyniku spalania paliwa para wodna ulatuje wraz ze spalinami do komina. Kotły kondensacyjne wychładzają spaliny i skraplają zawartą w nich parę. Dzięki temu odbierają od niej ciepło, które przekazują wodzie kotłowej. Proces ten nazywany jest kondensacją pary wodnej. To dzięki niemu kotły kondensacyjne charakteryzują się wyższą sprawnością – dochodzącą do 111%. W porównaniu z konwencjonalnymi kotłami daje im to przewagę nawet 17% (odniesiona do całego sezonu grzewczego sprawność kotłów tradycyjnych, badana w warunkach laboratoryjnych, wynosi około 94%). Przez sprawność kotła należy rozumieć stosunek ilości ciepła przekazanego ogrzanej wodzie do ilości energii chemicznej zawartej w paliwie. Wśród kotłów kondensacyjnych największą sprawnością normatywną charakteryzują się te zasilane gazem ziemnym (do 111%). Następne są kotły na gaz płynny (do 109%), natomiast najmniej ciepła w tej grupie kotłów pozyskują urządzenia olejowe. Jest to zależne m.in. od ilości wodoru zawartego w danym paliwie – im jest go węcej, tym więcej powstaje pary wodnej. W gazie ziemnym udział wodoru wynosi 11%, w oleju niemal o połowę mniej – 6%, dlatego sprawność kotłów kondensacyjnych gazowych jest wyższa niż olejowych. W praktyce sprawność kotłów kondensacyjnych jest jednak nieco mniejsza  – zwykle o 3-5% w stosunku do tej podawanej przez producentów. Wynika to z trudnych do wyeliminowania strat ciepła. Nie zmienia to jednak faktu, że wyższa w porównaniu z konwencjonalnymi urządzeniami sprawność kotłów kondensacyjnych przekłada się na mniejsze zużycie paliwa. W ciągu całego sezonu grzewczego różnica w kosztach ogrzewania może wynosić nawet 20%. W zależności od wielkości domu i rodzaju paliwa można więc zaoszczędzić nawet 1000 zł rocznie. Oczywiście im dom ma większą powierzchnię użytkową, tym więcej paliwa potrzeba do jego ogrzania – proporcjonalnie większe będą także oszczędności.

Zobacz galerię 2 zdjęcia

Autor: VIESSMANN

Dwufunkcyjny kocioł powieszony na ścianie zajmuje niewiele miejsca. Może być zamontowany w pomieszczeniu niebędącym kotłownią

Zobacz galerię 5 zdjęć

Autor: VIESSMANN

Niektórzy instalatorzy uważają, że warto kupić kocioł kondensacyjny o nieco wyższej mocy, niż określono w projekcie. Zapłacimy za niego więcej, ale będzie pracował z dużo mniejszym obciążeniem, a więc i większą sprawnością

Stale rosnące ceny paliw oraz troska o środowisko naturalne sprawiają, że inwestorzy – nierzadko bardzo przyzwyczajeni do tradycyjnych instalacji centralnego ogrzewania – coraz chętniej zwracają się w stronę nowoczesnych urządzeń grzewczych. Jednak mimo dużego zainteresowania alternatywnymi źródłami energii nie każdy może sobie pozwolić na wybór takiego sposobu ogrzewania domu. Przyczyny są różne – począwszy od uwarunkowań działki, na której stoi dom, na możliwościach finansowych kończąc. Nawet jeśli nie dysponujemy zasobnym portfelem, nie oznacza to, że nie możemy oszczędzać. W takim przypadku warto zdecydować się na kotły wykorzystujące technikę kondensacji. Mimo że są one droższe od konwencjonalnych, pozwalają oszczędzać energię – nieco wyższy koszt zakupu urządzenia rekompensują więc mniejsze rachunki za ogrzewanie.

Ciepło bez przerwy

Kotły pracują z pełną mocą jedynie kilka-kilkanaście dni w roku (kiedy temperatura na zewnątrz jest najniższa). Ich średnie roczne obciążenie wynosi więc około 30%. W przypadku tradycyjnych kotłów mniejsze obciążenie oznacza spadek ich sprawności (urządzenia konwencjonalne najwydajniej pracują z pełną mocą). Przekłada się to na większe zużycie paliwa, a więc i wzrost kosztów eksploatacyjnych. W kotłach kondensacyjnych nie ma takiego problemu. Ich sprawność wzrasta ze spadkiem obciążenia. W przeciwieństwie do konwencjonalnych urządzeń taki kocioł będzie pracował z największą sprawnością przez znaczną część roku. Również przy okazji ogrzewania wody użytkowej korzyści są wyraźne. Niezależnie od tego, czy wybierzemy kocioł kondensacyjny jedno-, czy dwufunkcyjny, latem będzie on pracował na potrzeby przygotowywania c.w.u. z dużo mniejszym obciążeniem niż zimą, a więc o wiele efektywniej.

Ekonomiczna współpraca

Proces kondensacji pary wodnej, dzięki któremu kocioł zyskuje dodatkowe ciepło, jest możliwy dzięki wychłodzeniu spalin do odpowiednio niskiej temperatury – nieprzekraczającej 57°C (tak zwanego punktu rosy). Instalacja powinna być więc zaplanowana nieco inaczej niż ta współpracująca ze zwykłym kotłem. Przy typowej temperaturze wody grzewczej (75/60°C) kocioł kondensacyjny będzie pracował przez większą część roku ze sprawnością wyższą niż 100%, lecz w czasie największego mrozu nie będzie zachodziła w nim kondensacja. Jeśli zależy nam, aby kocioł pracował z najwyższą sprawnością w całym sezonie grzewczym, instalacja z grzejnikami powinna być zaprojektowana na niższą temperaturę grzewczą – np. 55/45°C. Wymagałoby to jednak zastosowania grzejników o większej powierzchni, co podniosłoby koszt całej inwestycji. Z tego względu do współpracy z tymi kotłami szczególnie polecane jest ogrzewanie podłogowe, w którym czynnik grzewczy ma zawsze temperaturę punktu rosy. Ponadto wodne ogrzewanie podłogowe pozwala obniżyć temperaturę powietrza w ogrzewanym pomieszczeniu średnio o 2°C, co przekłada się na oszczędności energii rzędu 12%. Często stosuje się również ogrzewanie mieszane – grzejniki oraz ogrzewanie podłogowe. Część wody powracającej z ogrzewania podłogowego miesza się wówczas z wodą powracającą z instalacji grzejnikowej. W efekcie tego do kotła dopływa woda o obniżonej temperaturze, co również sprzyja kondensacji.

Z troską o środowisko

Wśród kotłów kondensacyjnych najmniej uciążliwe dla środowiska naturalnego są urządzenia zasilane gazem. Oczywiście ogrzewanie domu gazem nie jest obojętne dla środowiska. Podczas jego spalania powstają spaliny, jednak są one stosunkowo czyste – najczystsze ze wszystkich produktów spalania tradycyjnych paliw. Jeśli wymienimy kocioł węglowy na gazowy kondensacyjny, produkcja CO₂ zmniejszy się o mniej więcej 40%. Jeżeli dom o powierzchni około 200 m² będziemy ogrzewać urządzeniem kondensacyjnym, w ciągu roku do atmosfery zostanie odprowadzone 3-4 tony CO₂ mniej niż przy opalaniu węglem. Oprócz tego nie powstanie 1,5 t popiołu, blisko 100 kg pyłów i 200 kg związków siarki. Emisja związków azotu zredukowana będzie średnio o 30 kg i spadnie do poziomu niecałych 2 kg na rok.

Kocioł na miarę potrzeb

Moc kotła dobiera się przede wszystkim do zapotrzebowania na ciepło ogrzewanych pomieszczeń domu. Zwykle jednak służy on także do przygotowywania ciepłej wody użytkowej – wówczas moc urządzenia powinna być odpowiednio większa, tak aby pokrywała zapotrzebowanie również na ciepłą wodę, które nierzadko znacznie przekracza ilość energii potrzebnej na cele grzewcze. Z mocą kotła nie należy jednak przesadzać – gdy zapotrzebowanie na ciepło domu jest niewielkie, zbyt duża moc może być przyczyną nieekonomicznej pracy urządzenia i szybszego zużywania się jego podzespołów. Jeśli więc wybieramy kocioł do domu energooszczędnego, naszą uwagę powinny zwrócić urządzenia, które zostały skonstruowane z myślą o budynkach charakteryzujących się niskim zapotrzebowaniem na energię. Przyjmuje się, że zapotrzebowanie na ciepło niezaizolowanego termicznie domu o powierzchni około 150 m² zbudowanego w latach 80. lub 90. wynosi 100-150 W/m². Można więc wnioskować, że do takiego budynku potrzebny będzie kocioł o mocy około 19 kW. Dom o tej samej powierzchni wzniesiony w tych samych latach, lecz ocieplony, potrzebuje 80-100 W/m², moc kotła powinna zatem wynosić około 14 kW. Z kolei nowy, dobrze zaizolowany budynek będzie potrzebował 50-80 W/m², dla niego wystarczające będzie więc urządzenie o mocy około 10 kW. Dostępne na rynku kotły mają moc przynajmniej 12-15 kW, więc nie ma większego problemu z dobraniem odpowiedniego urządzenia. Trzeba jednak pamiętać, że wskaźniki te służą jedynie do określenia rzędu wielkości i nie należy przyjmować ich jako ostatecznego kryterium doboru kotła. Nie uwzględniają one bowiem wysokości ogrzewanych pomieszczeń, zastosowania nietypowych (dużych) przeszkleń oraz tego, że dwa pomieszczenia o tej samej kubaturze mogą charakteryzować się różnym zapotrzebowaniem na ciepło, wynikającym np. z tego, że jedno z nich jest pomieszczeniem narożnym o dwukrotnie większej powierzchni ścian zewnętrznych. Tak więc precyzyjny dobór mocy kotła warto pozostawić projektantowi instalacji grzewczej.

Niewielkie potrzeby – niewielki kocioł

Jeśli dom nie jest duży (jego powierzchnia zabudowy nie przekracza 150 m²) i zamieszkują go dwie-trzy osoby, dobrym rozwiązaniem będzie zakup wiszącego kotła dwufunkcyjnego. Za jego wyborem przemawia niewielkie zapotrzebowanie na c.w.u., a także punkty poboru wody zlokalizowane blisko siebie. W takim przypadku nie jest konieczne zastosowanie zasobnika, w którym gromadzony byłby zapas wody – wystarczający będzie kocioł ogrzewający wodę dopiero po odkręceniu kranu. Ponieważ dom jest niewielki, wydawać by się mogło, że taka też powinna być moc kotła. Należy jednak pamiętać, że aby woda zdążyła się nagrzać do temperatury 40°C, gdy przepływa przez kocioł, jego moc powinna być stosunkowo duża. Nawet jeśli do ogrzania pomieszczeń wystarczy 10 kW, to jeżeli kocioł ma również przygotowywać ciepłą wodę, jego moc powinna wynosić 15-20 kW.

Ciepło z zapasem

W przypadku domu o powierzchni nie większej niż 150 m², z dwiema łazienkami, zamieszkanego przez 3-4-osobową rodzinę, przepływowy podgrzewacz wody może się okazać niewystarczający. Bardziej odpowiednie będzie urządzenie, które jest w stanie zaopatrzyć w ciepłą wodę przynajmniej dwa punkty poboru wody jednocześnie. W takiej sytuacji dobrym rozwiązaniem jest kocioł wiszący z wbudowanym zasobnikiem. Pojemność zasobnika nie musi być duża – aby temperatura wody wypływającej z kranu nie zmieniała się gwałtownie w momencie korzystania z drugiego punktu poboru, wystarczy pojemność kilkudziesięciu litrów. Kotły wiszące z wbudowanym zasobnikiem są wyposażone w przepływowy podgrzewacz wody oraz zasobnik bez wymiennika – ładowany warstwowo. Woda tworzy w nim warstwy o różnej temperaturze. W początkowej fazie podgrzewania najcieplejsza jest w górnej części zasobnika. Dzięki jego uwarstwieniu nie trzeba czekać, aż kocioł podgrzeje całą objętość wody – można z niej korzystać, mimo iż w dolnej części zasobnika pozostaje chłodniejsza. Takie warstwowe podgrzewanie wody przyczynia się do mniejszych strat energii. Moc kotła z zasobnikiem nie powinna być zbyt mała – dobrze, jeśli będzie ona wynosiła przynajmniej 20 kW. Aby uniknąć strat ciepła, warto wybrać urządzenie z dużym zakresem mocy, która może być modulowana w zależności od potrzeb.

Energia skompaktowana

Jeśli dom jest większy – jego powierzchnia użytkowa wynosi 150-200 m², ma dwie łazienki i przynajmniej czterech lokatorów – dobrym rozwiązaniem będzie kocioł z zasobnikiem wody, w którym będzie magazynowany jej zapas. Jeżeli zależy nam na miejscu i nie chcemy przeznaczać odrębnego pomieszczenia na kotłownię, warto wybrać urządzenie, które w jednej obudowie łączy kocioł i zasobnik wraz z niezbędnymi akcesoriami. Nazywane jest ono centralą grzewczą. Wbudowany zasobnik ma zwykle pojemność 100-130 l (a więc wystarczającą dla dwóch łazienek). Moc grzewcza tego typu kotłów wynosi maksymalnie 30 kW – są one w stanie pokryć duże zapotrzebowanie na ciepło. Niektóre centrale grzewcze produkowane są w wersji przeznaczonej do współpracy z kolektorami słonecznymi. Woda gromadzona w zasobniku jest wówczas podgrzewana także energią pochodzącą z promieniowania słonecznego. Takie rozwiązanie umożliwia zmniejszenie wydatków związanych z podgrzewaniem wody konwencjonalną energią oraz pozwala odciążyć środowisko naturalne.

Komfort ciepła

W dużym domu z dwiema łazienkami, z których korzysta kilka osób, a odległości między poszczególnymi punktami poboru wody są na tyle duże, że długość rur łączących je z podgrzewaczem przekracza kilka metrów, sprawdzi się kocioł z dużym zasobnikiem oraz cyrkulacją ciepłej wody. Jeśli w rozległej instalacji nie ma układu cyrkulacyjnego, czas oczekiwania na ciepłą wodę może bardzo się wydłużać i – co najważniejsze – przyczyniać się do niepotrzebnego zużycia wody i produkcji ścieków, ponieważ przed umyciem się trzeba spuścić z rur wodę, która już zdążyła ostygnąć. Do współpracy z instalacją z cyrkulacją ciepłej wody polecany jest podgrzewacz pojemnościowy – zasobnik z wbudowaną wężownicą. Dobrym rozwiązaniem będzie więc kocioł jednofunkcyjny z zasobnikiem (200-500 l) wyposażony w króciec do podłączenia rury cyrkulacyjnej. Przy planowanym dużym zużyciu ciepłej wody (np. w sytuacji częstego napełniania dużej wanny) warto zainwestować w zestaw z kolektorami słonecznymi i zasobnik z dwiema wężownicami – do równoległego zaopatrywania wody w ciepło z kolektorów i z kotła. Wystarczy, jeśli taki kocioł będzie miał moc 20-30 kW.