Kocioł gazowy.

Kocioł gazowy rozpoczął swoją historię już w XIX w. - 1855 r. został wynaleziony pierwszy piec gazowy, który rozpoczął na dobre karierę instalacji centralnego ogrzewania wodnego i gazowych urządzeń grzewczych. Pierwszy piec gazowy był bardzo prostym urządzeniem i nijak oczywiście ma się do dzisiejszych kotłów kondensacyjnych czy niskotemperaturowych kotłów atmosferycznych. Pierwsze piece gazowe zużywały duże ilości gazu i były po prostu nieefektywne a było to spowodowane tym, że były to praktycznie stare piece węglowe, przerobione pod potrzeby paliwa gazowego. Stąd komora spalania nie była dostosowana do efektywnego spalania gazu ziemnego. Szybki rozwój sieci gazowniczej od początku XXw. ułatwił wprowadzenie masowo urządzeń gazowych do ogrzewania budynków, chociaż w pierwsze połowie stulecia ciągle jeszcze dominowało ogrzewanie kominkowe.
W XX w. gaz ziemny, zwany błękitnym paliwem, zyskał bardzo duży udział jako paliwo kopalne zarówno w przemyśle jak i ogrzewaniu obiektów.
W związku z zapotrzebowaniem rynk kotły gazowe były ciągle udoskonalane i tak dzieje się do dziś.

Dzisiejsze kotły gazowe mogą zostać podzielone generalnie na podstawowe  grupy:

-  kocioł gazowy wodny niskotemperaturowy
-  kocioł gazowy wodny wysokotemperaturowy
-  kocioł gazowy parowy (te z kolei na niskoprężne kotły parowe i  wysokoprężne  kotły parowe).

Dla potrzeb ogrzewana obiektów jednorodzinnych wykorzystuje się kotły gazowe niskotemperaturowe. Występują one w różnych wykonaniach materiałowych- mogą być to żeliwne kotły grzewcze, stalowe, aluminiowe, czy też ze stali nierdzewnej (tak będzie w przypadku kotłów kondensacyjnych).

Kondensacyjny kocioł gazowy.

W ostatnich latach XXw. pojawiła się nowa grupa urządzeń, która podzieliła kotły gazowe niskotemperaturowe na  kotły tradycyjne (niekondensacyjne kotły atmosferyczne oraz z palnikiem wentylatorowym) i wspomniane wyżej kotły kondensacyjne. W ostatnim okresie w budownictwie jednorodzinnym praktycznie zdominowały one systemy grzewcze i atmosferyczne kotły do użytku indywidualnego odchodzą do historii. W niektórych krajach europejskich jest to już zresztą regulowane prawem i po prostu w obiektach budownictwa mieszkalnego nie wolno już stosować kotłów tradycyjnych. Tradycyjne kotły stosowane są ciągle tam, gdzie wymagana jest wysoka temperatura wody grzewczej i parametry kondensacji nie mogłyby być zachowane. Nie bez znaczenia jest oczywiście też cena urządzeń. O ile przy urządzeniach małej mocy ceny kotłów kondensacyjnych zbliżyły się bardzo do urządzeń tradycyjnych, o tyle przy urządzeniach przemysłowych różnica jest ciągle zauważalna ze względu na drogie materiały używane do wytwarzania kotłów kondensacyjnych.

Czym różni się kocioł kondensacyjny od tradycyjnego?

Kocioł kondensacyjny z zasady swojego działania będzie zawsze kotłem z zamkniętą komorą spalania. Oznacza to, że komora spalania jest odcięta od pomieszczenia i powietrze do spalania może być zasysane z zewnątrz pomieszczenia przez dwuścienny przewód spalinowy lub oddzielny przewód powietrzny. Co prawda kotły atmosferyczne także występują w wersji z zamknięta komorą spalania, ale przy kotle kondensacyjnym jest to zasada.
Dzięki zamkniętej komorze spalania (czy to w kotle kondensacyjnym czy atmosferycznym) możemy zrezygnować z kanału nawiewnego do pomieszczenia kotłowni (tzw. „zetka”), dzięki czemu unikniemy wychładzania tego pomieszczenia. Zamknięta komora nie daje także możliwości przedostania się spalin do pomieszczenia i rozwiązuje problem przy zbyt niskim kominie albo jego zupełnym braku. Spaliny w kotłach kondensacyjnych z uwagi na niską temperaturę nie będą wydostawały się z komory spalania dzięki zjawisku ciągu kominowego, więc są wydmuchiwane za pomocą wentylatora zabudowanego wewnątrz urządzenia. Podobnie dzieje się to w przypadku atmosferycznych kotłów z zamknięta komorą, z tym że tam nie jest to spowodowane temperaturą spalin a bezpieczeństwem użytkownika i właśnie umożliwieniem montażu kotła np. na poddaszu. Dzięki wentylatorowi kocioł z zamknięta komorą spalania może pracować nawet w pomieszczeniu, gdzie nie ma komina. Można wtedy wyprowadzić przewody spalinowe przez ścianę lub dach. Przy wyprowadzaniu spalin przez ścianę istnieją ograniczenia mocy urządzenia grzewczego w budynkach jednorodzinnych, na które należy zwrócić uwagę. Istotna jest także lokalizacja wyrzutu spalin przez ścianę w stosunku do otworów okiennych.

Parametry pracy kotła kondensacyjnego.

Kotły kondensacyjne skonstruowane są tak, że pozwalają na mocne wychłodzenie spalin (specjalne wysokosprawne wymienniki spaliny-woda), dzięki czemu spaliny z kotła kondensacyjnego mają temperaturę tylko o ok. 10K wyższą niż temperatura wody w instalacji. Dzieje się tak dzięki specjalnie konstruowanym komorom spalania (np. Inox Radial czy Inox Crossal w kotłach Viessmann), oraz pracy na niższych parametrach instalacji centralnego ogrzewania.
Przy standardowej instalacji, pracującej na parametrach zbliżonych do 55 oC, temperatura spalin będzie wynosiła do 70 oC. W tradycyjnym kotle byłoby to nawet 160 oC.
Tradycyjny kocioł grzewczy nie może pracować na zbyt niskich temperaturach wody grzewczej nawet, gdy zapotrzebowanie budynku na to pozwala. Dzieje się tak dlatego, że będzie on wtedy narażony na kondensowanie pary wodnej zawartej w spalinach co może doprowadzić jego wymiennik do uszkodzenia przez korozję. 

Spalanie gazu ziemnego to reakcja, w której przy wystarczającej ilości tlenu do spalania powstaje przede wszystkim dwutlenek węgla i woda. Dzięki dokładnemu sterowaniu mieszanką gazowo powietrzną w nowoczesnych kotłach udaje się już uniknąć powstawania niebezpiecznego tlenku węgla. Takim rozwiązaniem jest system Lambda Pro Control w palnikach Matrix firmy Viessmann. Wspomniana wyżej woda zawarta jest w spalinach w postaci pary wodnej i w momencie trafienia na powierzchnię o temperaturze niższej niż temperatura kondensacji skrapla się do postaci ciekłej.  Generalnie, jeśli na powrocie z instalacji centralnego ogrzewania temperatura będzie niższa niż 57st.C, to na ściankach wymiennika spaliny-woda będzie występowała kondensacja. O ile dla kotła atmosferycznego, ze względu na rodzaj wymiennika, może być to niebezpieczne, o tyle dla kotła kondensacyjnego są to najbardziej optymalne warunki pracy. Instalacja centralnego ogrzewania powinna być zaprojektowana tak, by można było wykorzystać potencjał kotła kondensacyjnego, czyli na możliwie niskich parametrach. Idealnym rozwiązaniem jest tutaj ogrzewanie płaszczyznowe, czyli ogrzewanie podłogowe i ogrzewanie ścienne.

Komory spalania kotłów kondensacyjnych wykonywane są z wysokogatunkowych stali nierdzewnych oraz ze stopów aluminium. Te ostatnie charakteryzują się większą przewodnością ciepła od stali szlachetnych, jednak jest to okupione podatnością na zanieczyszczenie powierzchni grzejnych i niższa trwałość. Wymienniki spaliny-woda w kotłach firmy Viessmann - Inox Radial i Inox Crossal wykonywane są ze stali szlachetnych. Kondensacja jest bardzo efektywna w przekazywaniu ciepła, tak więc wykroplona para wodna przekazuje do wymiennika ciepło utajone, które kiedyś było bezpowrotnie tracone.

Sprawność kotła kondensacyjnego.

Dzięki obniżeniu strat kominowych poprzez wychłodzenie spalin oraz wykorzystaniu ciepła utajonego spalin sprawność kotłów kondensacyjnych sięga 109% a nawet 111%.

Skąd sprawność  ponad 100% ?

Oczywiście wiemy, że perpetuum mobile nie istnieje i sprawność nie może przekroczyć 100% (oczywiście z wyjątkiem pomp ciepła gdzie licząc efekt w stosunku do ilości dostarczonej energii sprawności teoretyczne sięgają nawet kilkuset procent). 
Sprawność nowoczesnego, tradycyjnego kotła gazowego wynosi ok. 90-94%. Oznacza to że kotły gazowe niekondensacyjne wykorzystują energię zawartą w gazie właśnie w tym procencie. Wartość opałowa gazu ziemnego oscyluje w granicach 30MJ/m3. Sprawność kotła oznacza procent wykorzystania tego potencjału do ogrzania wody grzejnej. Reszta to przede wszystkim strata kominowa.

Wyniki ponad 100% biorą się z systematyki obliczania sprawności stosowanej w większości krajów europejskich.  Do obliczeń przyjmuje się tylko wartość opałową paliwa, pomijając ciepło utajone (powstałe ze skraplania pary wodnej ze spalin). Dzięki kotłom kondensacyjnym udaje się wykorzystać całe ciepło spalania paliwa i stąd wyniki sprawności kotłów kondensacyjnych na poziomie nawet 111%.

Kocioł jednofunkcyjny i dwufunkcyjny.

Bardzo często trudne dla inwestorów jest nazewnictwo kotłów z podziałem na jednofunkcyjne i dwufunkcyjne. Większość kotłów gazowych dostępnych na rynku realizuje tak naprawdę funkcję centralnego ogrzewania i podgrzewu ciepłej wody użytkowej, niezależnie czy jest to kocioł wiszący czy stojący. Różnica polega na sposobie realizacji tego drugiego zadania.

Dwufunkcyjny kocioł gazowy.

Kocioł dwufunkcyjny realizuje podgrzew ciepłej wody użytkowej za pomocą przepływowego wymiennika (podobnie jak popularne kiedyś piecyki gazowe do c.w.u.). W momencie odkręcenia ciepłej wody przełącza się zawór trzydrogowy w kotle, kierując wodę grzewczą na wymiennik ciepłej wody użytkowej. Woda grzewcza oddaje ciepło do przepływającej po drugiej stronie wymiennika wody użytkowej i ją podgrzewa. Po zakończeniu poboru ciepłej wody zawór trzydrogowy wraca do pozycji wyjściowej. Zaletą tego typu rozwiązania są przede wszystkim małe gabaryty. Takie urządzenia wykonywane są jako wiszące i możliwe jest nawet zabudowanie ich w szafce kuchennej. Jest to rozwiązanie rekomendowane do małych domków i mieszkań w blokach. Wadą rozwiązania przepływowego jest ograniczona wydajność. Kocioł dwufunkcyjny w zależności od mocy i wydajności może wyprodukować do ok. 14l ciepłej wody na minutę (pomijają kotły z zabudowanymi zasobnikami, które są w stanie podać nawet 20litrów). Jest to ilość wody wystarczająca żeby wziąć prysznic, kąpiel itp., jednak problem może się pojawić w momencie kiedy drugi domownik także będzie chciał skorzystać z ciepłej wody w innym punkcie. W takim przypadku kocioł dwufunkcyjny może nie być w stanie podgrzać wystarczającej ilości wody i będzie ograniczał jej ilość. Wydajność podgrzewu ciepłej wody użytkowej przez urządzenie grzewcze określa się współczynnikiem NL, który określa ilość wody podgrzanej przez urządzenie. Drugą wadą jest brak możliwości zastosowania w instalacji wody użytkowej pompy cyrkulacyjnej wody użytkowej, która jest nieodzowna przy rozłożystych instalacjach sanitarnych.

Jednofunkcyjny kocioł gazowy.

Kocioł jednofunkcyjny także przekierowuje wodę grzewcza na potrzeby podgrzewu ciepłej wody użytkowej i robi to albo za pomocą podobnego zaworu trzydrogowego jak kocioł jednofunkcyjny albo za pomocą oddzielnej pompy obiegowej podgrzewu c.w.u.  Kocioł jednofunkcyjny nie grzeje jednak wody przepływowo a w zasobniku ciepłej wody użytkowej. Zasobnik ciepłej wody użytkowej ustawiony jest pod kotłem lub obok w zależności od wielkości, albo zabudowany wewnątrz urządzenia kompaktowego. Standardowy podgrzewacz c.w.u. do domku jednorodzinnego będzie miał pojemność od 80 do 200l, w przypadku wspomagania solarnego zasobnik solarny będzie miał od 200 do nawet 500litrów pojemności.

W podgrzewaczu ciepłej wody użytkowej zabudowana jest wężownica zanurzona w wodzie użytkowej oraz czujnik c.w.u., który informuje kocioł grzewczy o temperaturze wody. Na regulatorze kotła zadajemy wymaganą temperaturę  i w sytuacji kiedy temperatura spadnie poniżej wymaganej, wtedy kocioł przełącza zawór trzydrogowy c.w.u. lub uruchamia pompę c.w.u. i podaje wodę grzewczą do wężownicy zasobnika. Rozwiązanie jednofunkcyjne pozwala na uzyskanie większego komfortu ciepłej wody. Dobrze dobrana wielkość zasobnika zapewni odpowiednią jej ilość niezależnie od zapotrzebowania domowników. Jest to także jedyne możliwe rozwiązanie przy wspomaganiu podgrzewu ciepłej wody kolektorami słonecznymi czy pompą ciepła do podgrzewu wody użytkowej. Stosuje się wtedy solarny zasobnik biwalentny, który umożliwia podłączenie solarów i kotła gazowego (dwie wężownice), ewentualnie pompę ciepła zabudowaną na zasobniku c.w.u. z dodatkową wężownicą do podłączenia kotła. Przewagą nad rozwiązaniem dwufunkcyjnym jest sprawa zakamieniania wymiennika w urządzeniu dwufunkcyjnym. O ile nie posiadamy stacji uzdatniania wody, to twarda woda będzie powodowała zakamienianie wymiennika kotła dwufunkcyjnego i konieczność okresowego płukania. Rozwiązanie z zasobnikiem pozwala także na zastosowanie cyrkulacji ciepłej wody użytkowej.

Cyrkulacja ciepłej wody użytkowej.

Nowoczesna instalacja hydrauliczna przy rozległej instalacji wody użytkowej powinna taki system obejmować. Jeżeli mamy punkt czerpalny ciepłej wody oddalony od zasobnika o kilkanaście metrów, to długość rur ciepłej wody może już mieć nawet kilkadziesiąt metrów. Można sobie łatwo obliczyć czas, jaki czas będziemy musieli odczekać zanim do tego kranu dotrze ciepła woda. Instalacja cyrkulacji z pompą cyrkulacyjną c.w.u. rozwiązuje ten problem oszczędzając nam czas i wodę.

Komin do kotła kondensacyjnego.

Często powtarzane są mity o bardzo drogich systemach spalin do kotłów kondensacyjnych. W rzeczywistości najczęściej stosowanym systemem jest system z zasysaniem powietrza do spalania z zewnątrz z wykorzystaniem istniejącego zwykłego przewodu dymowego. Dzięki temu nie musimy wykonywać wentylacji nawiewnej w pomieszczeniu kotłowni. Należy pamiętać, że na każdy 1m3 spalonego gazu (kocioł w domku jednorodzinnym może zużyć nawet 3-4m3/h) kocioł potrzebuje 9m3 powietrza do spalania. Przy niewielkich rozmiarach kotłowni możemy sobie łatwo wyobrazić jaka w niej będzie panowała temperatura, jeśli to powietrze będzie doprowadzane bezpośrednio z zewnątrz. System z zasysaniem przez komin wykonuje się najczęściej z wykorzystaniem istniejącego murowanego komina spalinowego. Po prostu wprowadza się do niego przewód spalin od kotła o średnicy 60-100mm, a przewód murowany traktuje jako przewód powietrzny do kotła.

Koszt komina do kotła kondensacyjnego przy wysokości do 8m nie powinien przekroczyć z montażem 1500zł brutto.

Warto zwrócić uwagę na to, że kocioł kondensacyjny usuwa spaliny nadciśnieniem, a nie za pomocą naturalnego ciągu spalinowego. Bardzo ważne przy montażu komina jest kierunek kielichów i to, żeby komin był wyposażony w uszczelki. Komin do kotła kondensacyjnego musi być wykonany ze stali nierdzewnej  lub odpowiedniego tworzywa. Jeżeli komin zostanie złożony nieprawidłowo, narażamy się na wycieki kondensatu z przewodu spalinowego. Poziomie odcinki przewodów spalinowych kotłów kondensacyjnych prowadzi się ze spadkiem w kierunku kotła, aby umożliwić spływanie kondensatu do kotła. Kondensat będzie odprowadzony do kanalizacji przez kocioł razem z kondensatem z komory spalania. W związku z powyższym warto pamiętać o wykonaniu instalacji kanalizacji w miejscu montażu kotła kondensacyjnego.

Kondensat z kotła kondensacyjnego i oczyszczalnia ścieków.

Kondensat z kotła kondensacyjnego gazowego to woda destylowana o pH zbliżonym do 5, więc lekko kwaśnym. Dla urządzeń standardowo montowanych w domkach jednorodzinnych nie ma potrzeby montażu neutralizatora kondensatu i nie jest on wymagany przepisami. Kondensat z kotła można odprowadzić do kanalizacji sanitarnej lub przydomowej oczyszczalni ścieków czy szamba. Dzienna ilość kondensatu na poziomie kilkunastu litrów nie zakłóci poziomu pH oczyszczalni ścieków i nie wymaga stosowania specjalnych bakterii przy normalnej eksploatacji. Tylko dłuższa nieobecność domowników w trakcie sezonu grzewczego może spowodować obniżenie pH w przydomowej oczyszczalni ścieków.

Grzejniki dla kotła kondensacyjnego.

Instalacja centralnego ogrzewania powinna zostać zaprojektowana tak, żeby utrzymywać parametry kondensacji, czyli temperatury pracy instalacji 55/35 oC. Jednak jeśli nawet mamy grzejniki zaprojektowane pod parametry wyższe, to musimy pamiętać, że będą one występowały tylko przy największych mrozach. Statystycznie w Polsce temperatura -20 oC występuje w ostatnim stuleciu kilkanaście godzin w roku. Dobre docieplenie dzisiejszych budynków i ich bezwładność cieplna powoduje, że nie ma potrzeby pod ten czas specjalnie montować grzejników większych o nawet 50%. Należy tylko zwrócić uwagę, jaki kocioł kondensacyjny zakupimy. Kotły kondensacyjne w Niemczech dzielone są na kotły kondensujące i kondensacyjne. Kocioł kondensujący jest w stanie, w razie szczytowego zapotrzebowania, wyjść powyżej parametrów kondensacji i podać do instalacji nawet 90 oC. Oczywiście przestanie wtedy kondensować, ale zapewni wystarczająca ilość ciepła mimo standardowych grzejników. Jak mówiliśmy wcześniej, kocioł kondensacyjny sprawność zawdzięcza ograniczeniu temperatury spalin i kondensacji pary wodnej. Okazuje się, że nawet przy pracy powyżej parametrów kondensacji kocioł osiąga sprawności powyżej 100%, ponieważ kondensacja tak czy inaczej występuje w kominie i skroplona woda wraca do kotła.

Kocioł kondensacyjny a stara instalacja grzewcza.

Podobnie sprawa ma się z istniejącymi instalacjami grzewczymi. Nie ma konieczności wymiany np. starych grzejników żeliwnych, bo ich duża pojemność wodna nie jest żadną przeszkoda dla funkcjonowania kotła kondensacyjnego. Po prostu kocioł będzie potrzebował więcej czasu na rozgrzanie instalacji, ale potem będzie pracował stabilnie przez długi czas.

Przewymiarowany kocioł kondensacyjny.

Kotły kondensacyjne charakteryzują  się dużymi możliwościami modulacji mocy. W przypadku kotłów  Viessmann Vitodens 300 z palnikiem Matrix będzie to modulacja 1:5. Oznacza to, że kocioł o mocy 19kW może pracować z minimalną mocą w granicach 3,8kW. W związku z tym, nawet jeśli kocioł będzie lekko przewymiarowany, nie będzie to generowało większego spalania gazu. Największą zaletą modulacji kotła kondensacyjnego jest jednak to, że jest on w stanie dostosować się do warunków bieżących. Moc kotła dobierana jest do temperatur zewnętrznych na poziomie -18 oC do -22 oC (w zależności od strefy klimatycznej), a większa część zimy to tak naprawdę temperatura średnia +3 oC, kiedy moc wymagana to będzie ułamek mocy nominalnej. Modulacja pozwala dostosować moc do faktycznego zapotrzebowania . Tradycyjne kotły grzewcze pracowały w trybie ON/OFF- czyli albo nie pracowały wcale albo pracowały pełną mocą, co szczególnie w okresach przejściowych (wiosna, jesień), powodowało zwiększone zużycie gazu. 

Sterowanie pogodowe czy stałotemperaturowe.

Kotły gazowe mogą być sterowane regulatorem stałotemperaturowym lub pogodowym. Regulator stałotemperaturowy pozwala ustawić na kotle temperaturę zasilania instalacji i dzięki termostatowi pomieszczeniowemu załacza kocioł, kiedy temperatura w budynku spadnie poniżej zadanej. Kocioł działa więc na zasadzie reakcji na obniżenie temperatury w budynku i pracuje ze stałą temperaturą zasilania. Regulator pogodowy posiada czujnik temperatury zewnętrznej i reaguje na obniżenie lub wzrost temperatury na zewnątrz, a więc działa prewencyjnie. Zapobiega spadkowi temperatury w pomieszczeniu. Regulator pogodowy pozwala także na płynną regulację temperatury pracy instalacji. Jeżeli zapotrzebowanie będzie niewielkie, nie będzie pracował na temperaturze zasilania 55 oC tylko np. 40 oC. Pozwala to na dodatkowe oszczędności energii. Dzisiejsze regulatory pozwalają nawet na wykonywanie operacji zdalnych, za pomocą komputera lub smartfona.

Firma Inkam wykonuje kotłownie gazowe po dokładnym zidentyfikowaniu potrzeb klienta i po wspólnym doborze urządzeń dla konkretnego obiektu. Pracujemy na najwyższej jakości urządzeniach grzewczych i instalacyjnych. Oferujemy wykonanie kotłowni gazowych począwszy od doboru, projektu, wykonania aż po uruchomienie przez wykwalifikowany serwis. Zawsze przykładamy uwagę do tego, aby użytkownik instalacji przez nas wykonanej mógł na długie lata zapomnieć skąd jest ciepło w domu. To my jesteśmy od tego aby instalacja pracowala niezauważalnie i jak najbardziej przyjaźnie dla portfela użytkownika.