Koszty ogrzewania budynku niekiedy wynoszą nawet 90% opłat za eksploatację domu. W obniżeniu tych kosztów może pomóc termomodernizacja budynku polegająca na prawidłowym ociepleniu lub dociepleniu ścian, a także wymianie starego źródła ciepła na bardziej wydajne. Takimi efektywnymi urządzeniami z pewnością są kotły gazowe kondensacyjne, których sprawność może wynieść aż 102% (CO) i 95% (CWU).
Spalanie gazu ziemnego należy do najczystszych i najbardziej efektywnych energetycznie technologii grzewczych. W trakcie tego procesu emisja tlenku węgla jest ponad 120-krotnie niższa w porównaniu do spalania węgla. Ogrzewanie domu gazem ziemnym za pomocą kotła kondensacyjnego zapewnia:
- widocznie zmniejszenie rachunków za ogrzewanie i ciepłą wodę użytkową dzięki ograniczeniu zużycia paliwa nawet o 30% w stosunku do starych urządzeń,
- większe bezpieczeństwo domowników dzięki zamkniętej komorze spalania wykluczającej ryzyko zaczadzenia,
- możliwość rozbudowy instalacji o kolejne nowoczesne systemy, np. kolektory słoneczne czy pompa ciepła.
Jak działają gazowe kotły kondensacyjne i dlaczego są efektywniejsze niż tradycyjne kotły gazowe?
Wymiana kotła gazowego na nowy kocioł kondensacyjny może kosztować od kilku do nawet kilkunastu tysięcy złotych. O tego typu zmianie myślą najczęściej właściciele domów, które powstały w latach 80. i 90. XX wieku i w których od dłuższego czasu funkcjonują te same kotły grzewcze. Po parunastu latach pracy stare urządzenia grzewcze są coraz mniej wydajne – ich sprawność spada do poziomu 80% (CO) i zaledwie 70% (CWU), co wiąże się z niepotrzebnym marnowaniem paliwa.
Do tego należy także doliczyć rosnące ceny przeglądów okresowych starych kotłów oraz ewentualne koszty naprawy. W tej perspektywie inwestycja w nowy gazowy kocioł kondensacyjny jest bardziej opłacalna.
Czym jednak są nowoczesne kotły kondensacyjne na gaz?
To urządzenia, które wykorzystują dwa źródła ciepła:
- ciepło wytwarzane podczas spalania gazu – ten proces zachodzi we wszystkich kotłach gazowych, również tych konwencjonalnych;
- ciepło znajdujące się w spalinach – proces pobierania ciepła ze spalin jest możliwy tylko w gazowych kotłach kondensacyjnych, które schładzają (kondensują) spaliny do niskich temperatur.
Proces pozyskiwania ciepła ze spalin przebiega dzięki kondensacji, czyli schładzaniu spalin w wymienniku ciepła do temperatury ok. 30–40° . Para wodna zostaje skroplona i oddaje instalacji swoje ciepło, które może zostać wykorzystane do przygotowania ciepłej wody użytkowej lub ogrzewania.
Poszczególne etapy działania kotła gazowego kondensacyjnego można przedstawić w następujący sposób:
1. Wentylator i zespół gazowy dostarczają do palnika mieszankę gazu oraz powietrza z zewnątrz budynku, o określonych proporcjach. Odbywa się to przez pierwszy przewód powietrzno-spalinowy.
2. Następuje spalanie paliwa i uwolnienie gorących spalin.
3. Spaliny trafiają do pierwszej strefy wymiennika ciepła, gdzie zostają wstępnie schłodzone, by oddały część ciepła instalacji.
4. Spaliny trafiają do drugiej strefy, gdzie są chłodzone do niskich temperatur, a para wodna zostaje skroplona. Na tym etapie oddają niemal całą energię cieplną do instalacji.
5. Pozostałe chłodne spaliny uwalniają się do atmosfery przez drugi, osobny przewód, który zapobiega przedostawaniu się szkodliwych substancji do pomieszczenia. Kwaśny kondensat trafia z kolei do kanalizacji.
Kondensacyjne kotły gazowe mogą uzyskać sprawność powyżej 100% (zazwyczaj 108–109%). Skąd tak duże wyniki? Jest to związane z tradycyjnym odniesieniem do wartości opałowej paliwa jako 100% dla standardowych kotłów gazowych, w których nie uwzględniano ciepła z pary wodnej. Gdy do bilansu cieplnego zaczęto dodawać ciepło uzyskane z kondensacji pary wodnej, sprawność kotłów zaczęła przekraczać 100%.
Zgodnie z nowymi normami producenci powinni określać dwie rodzaje sprawności kotłów kondensacyjnych. Są to:
- HS – wyższa wartość opałowa, czyli ilość ciepła, jaka zostanie wydzielona przy całkowitym spaleniu paliwa, wraz z kondensacją pary wodnej,
- HI – niższa wartość opałowa, czyli ilość ciepła, jaka zostanie wydzielona przy spaleniu paliwa z pominięciem ciepła zawartego w parze wodnej.
Kotły kondensacyjne jedno- i dwufunkcyjne
Jaki gazowy kocioł kondensacyjny wybrać?
Gazowe kotły kondensacyjne mogą być jednofunkcyjne lub dwufunkcyjne. Oba rodzaje kotłów służą do ogrzewania wody grzewczej oraz ciepłej wody użytkowej. Inaczej wygląda jednak ich sposób działania.
- Kotły gazowe kondensacyjne jednofunkcyjne
Tego rodzaju urządzenia ogrzewają ciepłą wodę użytkową w osobnym podgrzewaczu pojemnościowym (zasobniku wody do CWU), który znajduje się obok kotła lub pod kotłem. Może mieć nawet 500 litrów pojemności. W zasobnikach znajduje się zimna woda wodociągowa, która zostaje ogrzana do określonej temperatury przez gorącą wodę grzewczą płynącą z kotła do wymiennika podgrzewacza pojemnościowego.
Kondensacyjne kotły jednofunkcyjne są stosowane w domach, w których potrzeby CWU są dosyć wysokie. Tego rodzaju urządzenia można także montować w mieszkaniach i domach, gdzie przewiduje się cyrkulację wody użytkowej.
- Kotły gazowe kondensacyjne dwufunkcyjne
W kotłach dwufunkcyjnych ogrzewanie wody użytkowej (CWU) odbywa się dzięki znajdującemu się w urządzeniu wymiennikowi płytowemu. Zimna woda przepływa przez wymiennik, gdy zostaje odkręcony kran. W wymienniku jest podgrzewana do określonej temperatury. Gdy osiągnie założoną wartość, trafia do kranu.
Kondensacyjne kotły dwufunkcyjne mogą być stosowane w mieszkaniach, apartamentach, a także mniejszych domach jednorodzinnych. Wynika to z:
- mniejszego wydatku CWU,
niewielkich rozmiarów kotła gazowego i możliwości zawieszenia go na ścianie, przez co zajmuje mniej miejsca – może być wygodnie umieszczony w kuchni, przedpokoju lub łazience.
Jak określić moc gazowego kotła kondensacyjnego?
Przed wyborem kotła o określonej mocy należy wykonać obliczenia uwzględniające zapotrzebowanie domu na ciepło zgodnie z obowiązującymi normami. Trzeba wówczas szczegółowo określić również bilans strat oraz zysków ciepła. Pod uwagę należy brać m.in.:
- lokalizację budynku w strefie klimatycznej Polski,
- usytuowanie domu względem stron świata,
- sposób użytkowania budynku.
Tego typu obliczeniami zajmują się projektanci instalacji sanitarnych, architekci lub audytorzy energetyczni.
W określaniu potrzeb cieplnych budynków pomagają dwa wskaźniki.
1) Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło (kWh/m2 rok) – określa ilość ciepła wymaganego rocznie dla każdego m2 powierzchni budynku, która pozwoli utrzymać zakładaną temperaturę. Dzięki temu wskaźnikowi można obliczyć ilość zużywanego paliwa.
2) Wskaźnik szczytowego zapotrzebowania na ciepło (W/m2) – określa, jaka ilość ciepła jest wymagana chwilowo w warunkach obliczeniowych (z określoną temperaturą wewnątrz pomieszczeń i temperaturą zewnętrzną). Dzięki temu wskaźnikowi można określić wielkość systemu grzewczego.
Gazowe kotły kondensacyjne i systemy ekologiczne – jak wspomóc działanie kotłów?
Skuteczne w ogrzewaniu wody CO i CWU gazowe kotły kondensacyjne mogą uzyskać jeszcze większą sprawność, gdy zostaną zamontowane jako jeden z elementów systemu razem z urządzeniami wykorzystującymi źródła odnawialne. Kotły można łączyć m.in. z pompami ciepła i kolektorami słonecznymi.
- Gazowe kotły kondensacyjne i systemy solarne
Z systemem solarnym można połączyć wszystkie rodzaje kotłów kondensacyjnych gazowych.
Kolektory słoneczne z wiszącym kotłem jednofunkcyjnym – w tym systemie woda może być podgrzewana zarówno przez system solarny, jak i przez jednofunkcyjny kocioł gazowy. Największym wyzwaniem jest tutaj ochrona przed skokami temperatur wody magazynowanej w podgrzewaczu. Najważniejszą rolę w bezpiecznym montażu odgrywa więc termostatyczny zawór mieszający ciepłą wodę z podgrzewacza i zimną wodę wodociągową. Dzięki zaworowi można ograniczyć temperaturę wody w punktach poboru.
Kolektory słoneczne z wiszącym kotłem dwufunkcyjnym – to rozwiązanie stosuje się w istniejących systemach grzewczych. Zimna woda nie jest kierowana wprost do kotła, ale do podgrzewacza wody w instalacji solarnej. Dzięki temu do kotła trafia woda podgrzana wstępnie lub całkowicie, a palnik może zostać wyłączony lub działać z mniejszą mocą.
Kolektory słoneczne ze stojącym kotłem jednofunkcyjnym – w tym układzie maksymalnie wykorzystuje się w lecie energię słoneczną, natomiast energię z kotła – tylko sporadycznie. Należy bowiem brać pod uwagę to, że kocioł stojący ma większe niż w poprzednich przypadkach straty rozruchowe i postojowe. Wynika to z tego, że kocioł stojący charakteryzuje się większą bezwładnością cieplną z powodu zwiększonej pojemności wody i masy korpusu (woda dłużej się nagrzewa). Warto o tym pamiętać poza sezonem grzewczym, gdy kocioł podgrzewa tylko wodę użytkową, i dobrać instalację solarną, która maksymalnie pokrywa zapotrzebowanie na ciepłą wodę w sezonie letnim.
- Gazowe kotły kondensacyjne i pompa ciepła
W nowych budynkach pompy ciepła mogą działać samodzielnie, ponieważ są w stanie dostarczyć 100% wymaganej energii cieplnej. Jednak w domach modernizowanych pracę pompy ciepła powinien wspomagać kocioł grzewczy. Najczęściej odbywa się to w trybie biwalentnym alternatywnym.
Tryb biwalentny alternatywny działa najlepiej w budynkach modernizowanych o niższym standardzie energetycznym i wyższych temperaturach roboczych instalacji CO. Polega na zamiennym (alternatywnym) działaniu pompy i kotła. Pompa uzyskuje wtedy od 60 do 80% wymaganego ciepła, a kocioł – pozostałą część.
Kotły gazowe kondensacyjne w nowych i modernizowanych budynkach – korzyści
Odpowiednio dobrany do wielkości budynku oraz potrzeb domowników kocioł kondensacyjny na gaz może skutecznie spełnić zapotrzebowanie na energię cieplną domu, a połączenie go z pompą ciepła lub kolektorami słonecznymi w jeden układ znacznie zmniejszy koszty ogrzewania budynku i wody użytkowej.
Przy wyborze kotła gazowego kondensacyjnego warto brać pod uwagę moc i wielkość urządzenia, a także jego rodzaj. Kotły wiszące mogą lepiej sprawdzić się w domach oraz mieszkaniach, w których nie ma odrębnego pomieszczenia na kotłownię. Dzięki zamkniętej komorze spalania wszystkie kotły kondensacyjne mogą działać w pomieszczeniach takich jak łazienka, kuchnia, a nawet hall lub przedpokój – bez ryzyka przedostania się tlenku węgla do pokojów.
Zastosowanie gazowych kotłów kondensacyjnych wiąże się także ze:
- zmniejszonym ryzykiem kosztowych napraw i przeglądów – dla sprawnego działania należy raz w roku zlecić przegląd gazowych kotłów kondensacyjnych,
- zwiększonym komfortem użytkowania – nowoczesne kotły kondensacyjne są wyposażone m.in. w płynną regulację temperatury wody grzewczej lub funkcję ciepłego startu wody użytkowej.
