Junkers - patron


Kotły kondensacyjne - ponad 100 procent sprawności

aktualizacja: 08-12-2017, 12:38 – artykuł promocyjny


Czy sprawność rzeczywista urządzenia może być większa niż 100%? Potwierdzenie tej tezy oznaczałoby, że ilość energii wyprodukowana w danym urządzeniu jest większa niż ilość energii dostarczona, czyli zawarta w paliwie. Jednakże producenci urządzeń grzewczych często podają sprawności kotłów kondensacyjnych na poziomie 109-110%. Pomimo, że faktyczna ilość energii cieplnej wykorzystywana przez te urządzenia jest nieznacznie niższa od ilości energii dostarczanej w paliwie, jest to jednak prawda. Wynika ona z wartości odniesienia przyjmowanej przez lata do obliczania sprawności tj. wartości opałowej.

 

 

Jak to możliwe?

 

Całkowita ilość energii cieplnej uzyskiwana w procesie spalania i teoretycznie możliwa do odzyskania, nosi nazwę ciepła spalania. Wartość ta, zawiera w sobie między innymi ciepło zawarte w parze wodnej, wytworzone podczas procesu spalania. Ilość energii cieplnej uzyskiwania w procesie spalania i teoretycznie możliwa do odzyskania, ale pomniejszona o energię cieplną uzyskiwaną przez skroplenie pary wodnej, nosi nazwę wartości opałowej.

Ponieważ przez lata energia cieplna możliwa do wykorzystania podczas skraplania pary wodnej była bezużyteczna i bezpowrotnie tracona, dlatego do obliczeń sprawności przyjmowano tę część produkowanej energii, która mogła być praktycznie wykorzystywana do ogrzewania („opalania domów”), czyli wartość opałową a nie ciepło spalania.

W związku z tym, że wartość ciepła spalania dla gazu ziemnego wynosi około Ho = 34 400 kJ/m3, a wartość opałowa około Hu = 31 000 kJ/m3, to różnica pomiędzy tymi wartościami wynosi około 3 400 kJ/m3. Oznacza to, że ciepło spalania jest większe od wartości opałowej o około 11% (34400 / 31000 • 100% = 111%). Dlatego, jeśli istniałoby urządzenie grzewcze, które w idealny sposób odzyskiwałoby ciepło zawarte w spalinach wraz z ciepłem potrzebnym do skroplenia pary wodnej, miałoby ono sprawność 111% (w odniesieniu do wartości opałowej), oczywiście przy założeniu, że idealne urządzenie odzyskujące ciepło z samych spalin bez wykraplania pary wodnej ma sprawność 100%.

 

 

Ponad pół wieku oczekiwania

 

Pierwsze techniczne urządzenie kondensacyjne - kalorymetr, zostało wynalezione już pod koniec XIX wieku przez niemieckiego inżyniera i wynalazcę Hugo Junkersa. Jednak praktyczne wykorzystanie zjawiska kondensacji w technice grzewczej, na skalę masową znalazło zastosowanie dopiero w drugiej połowie XX wieku. Głównym powodem ponad półwiecznego oczekiwania na wykorzystanie techniki kondensacyjnej był sposób odprowadzania spalin, wyprodukowanych w kotle. Następowało to jedynie przy pomocy naturalnego ciągu kominowego (bez wentylatora). Do wytworzenia takiego ciągu niezbędna była m.in. stosunkowo wysoka temperatura spalin, co uniemożliwiało ich schładzanie w celu kondensacji pary wodnej. Dodatkowo wykorzystanie techniki kondensacyjnej hamowane było przez wysokie koszty materiałów, które były potrzebne do budowy kotłów, odpornych na działanie kwaśnego kondensatu.

 

 

Dlaczego kondensat ma odczyn kwaśny?

 

W wyniku spalania gazu, w spalinach powstają między innymi bezwodniki kwasów węglowego i azotowego oraz para wodna. Podczas przepływu spalin i pary wodnej przez wymiennik ciepła i przewody kominowe, spaliny oddają ciepło i są ochładzane. W wyniku tego procesu, para wodna ulega skropleniu i reaguje z bezwodnikami tworząc kwasy: węglowy i azotowy.

 

 

Konwencjonalnie i kondensacyjnie – różnice w sprawności

 

W kotłach konwencjonalnych elementy kotła stykające się ze spalinami, nie są odporne na działanie kwasów. Dlatego kotły konwencjonalne są konstruowane w taki sposób, aby podczas pracy nie następowało wykraplanie pary wodnej ze spalin. Oznacza to teoretycznie, że idealny kocioł konwencjonalny mógłby maksymalnie wyprodukować ilość ciepła równą wartości opałowej (100%).

W przeciwieństwie do kotłów konwencjonalnych, w kotłach kondensacyjnych, podzespoły mające kontakt ze spalinami, wykonane są ze specjalnych stopów odpornych na działanie kwasów zawartych w kondensacie. W kotłach tych, ciepło jest uzyskiwane poprzez schładzanie spalin, włącznie z wykraplaniem wody z zawartej w nich pary wodnej. Oznacza to teoretycznie, że idealny kocioł kondensacyjny mógłby maksymalnie wykorzystywać ilość ciepła równą nie wartości opałowej (100%), ale ciepłu spalania, które jak wcześniej stwierdziliśmy jest większe od wartści opałowej o 11%. Teoretyczna sprawność takiego urządzenia mogłaby się, zatem równać 100% + 11% = 111%. Rozumując odwrotnie, gdybyśmy przyjęli, jako 100% maksymalną sprawność (w odniesieniu do ciepła spalania), jaką mogłyby uzyskiwać gazowe kotły kondensacyjne, to teoretyczna sprawność idealnego kotła konwencjonalnego mogłaby równać się jedynie 90%.

 

 

Sprawność rzeczywista

 

Aby kocioł konwencjonalny osiągnął maksymalną, idealną sprawność (90% w odniesieniu do ciepła spalania i 100% w odniesieniu do wartości opałowej), musiałby odebrać taką ilość ciepła, aby spaliny zostały schłodzone do temperatury spalanej mieszanki gazu i powietrza. Podobnie w przypadku kotłów kondensacyjnych, dla osiągnięcia idealnej sprawności (100% w odniesieniu do ciepła spalania i 111% w odniesieniu do wartości opałowej) spaliny i kondensat musiałyby zostać schłodzone również do temperatury mieszanki gazu i powietrza pobieranej do spalania.   

W rzeczywistości jednak, w obu przypadkach temperatury produktów spalania (spalin i kondensatu) są nieco wyższe. Ponieważ w przypadku kotłów konwencjonalnych temperatura spalin przy maksymalnym obciążeniu cieplnym wynosi około 100-130°C (niekiedy nawet około 180°C) a w przypadku kotłów kondensacyjnych około 50-80°C a temperatura mieszanki gaz-powietrze dostarczanej do spalania wynosi od kilku do kilkunastu stopni Celsjusza, to urządzenia te osiągają sprawności nieco niższe od teoretycznie maksymalnych. Pomimo to, w przypadku kotłów kondensacyjnych sprawności średnioroczne osiągają wartości nawet około 109-110%, czyli są bliskie ideałowi.

 

 

Rzeczywiste korzyści

 

Jak widać sprawność kotłów kondensacyjnych dochodząca do 109-110% nie jest mitem, ale konsekwencją przyjętej w przeszłości metody obliczania sprawności w odniesieniu do wartości opałowej, a nie w odniesieniu do ciepła spalania. Co najważniejsze, faktem jest również, że sprawność średnioroczna kotłów kondensacyjnych jest wyższa o kilkanaście procent od sprawności kotłów konwencjonalnych, co oznacza zdecydowane oszczędności spalanego gazu i niższe rachunki za ogrzewanie dla użytkowników.


 

Kontakt w sprawie produktów:

Robert Bosch Sp. z o.o.
Junkers

tel. 801 600 801
www: www.junkers.pl
mail: wyślij wiadomość





Zobacz także
Kotły grzewcze Saymon EP dużej mocy do palników uniwersalnych

Kotły grzewcze Saymon EP dużej mocy do palników uniwersalnych

Stalowy kocioł grzewczy Saymon typu EP jest urządzeniem wysokotemperaturowym przeznaczonym... ¬ więcej...

 
Pompy DAB Evoplus do instalacji grzewczych i klimatyzacyjnych

Pompy DAB Evoplus do instalacji grzewczych i klimatyzacyjnych

EVOPLUS SMALL i EVOPLUS to elektroniczne, bezdławnicowe pompy obiegowe. Stosuje się... ¬ więcej...

 
Palniki w technice grzewczej - przegląd rozwiązań

Palniki w technice grzewczej - przegląd rozwiązań

Technologia grzewcza wciąż przechodzi bardzo trudny proces zmian. Przede wszystkim... ¬ więcej...

 


All rights reserved © 2004-2017 instalacjebudowlane.pl      |      Powered by strony www introNet

NEWSLETTER

Dodaj swój adres e-mail do naszego biuletynu aby otrzymać najświeższe wiadomości z branży!

         dodaj