Kotły gazowe - charakterystyka

Czego dowiesz się z artykułu?

• Ile rocznie kosztuje ogrzewanie domu jednorodzinnego?
• Jakie są zalety kotłów gazowych?
• Skąd wziąć gaz do ogrzewania domu?
• Skąd duża popularność gazowych kotłów kondensacyjnych?
• Jak uzyskać ciepłą wodę użytkową ogrzewając dom kotłem gazowym?
• Jak sterować kotłem gazowym?

Do niedawna inwestor dysponujący działką z dostępem do gazociągu nie zastanawiał się specjalnie i na urządzenie grzewcze wybierał kocioł gazowy. Nie było to rozwiązanie najtańsze, za to bardzo wygodne, bo w zasadzie bezobsługowe. Teraz, w związku z obawami o ciągłość dostaw gazu, może rozważać również zakup pompy ciepła.

Polskie domy najczęściej ogrzewają jednak kotły na paliwa stałe, bo tak zawsze było najtaniej. Ale już nie jest - przynajmniej nie w tej chwili! Wojna zmienia wszystko i wywraca świat do góry nogami.

Ile rocznie kosztuje ogrzewanie domu jednorodzinnego?

Specjaliści z Porozumienia Branżowego na Rzecz Efektywności Energetycznej POBE policzyli, ile rocznie kosztuje ogrzewanie domu jednorodzinnego, uwzględniając ceny nośników energii z III kwartału tego roku.

Wyliczenia przygotowano dla domu o powierzchni 150 m2, w trzech różnych standardach energetycznych. Uwzględniono też koszt podgrzania ciepłej wody użytkowej dla 4-osobowej rodziny.

Dom pierwszy jest nowy, spełnia standardy programu Moje Ciepło, które są bardziej wyśrubowane, niż Warunki Techniczne 2021 - jego roczne zapotrzebowanie na energię użytkową wynosi 40 kWh/(m²·rok).

Dom drugi doprowadzono do standardu odpowiadającego WT 2017, zapotrzebowanie na energię użytkową założono tu na poziomie 80 kWh/(m²·rok). Trzeci dom jest nieocieplony, jego zapotrzebowanie na energię użytkową wynosi 170 kWh/(m²·rok).

Licząc po aktualnych cenach, roczne koszty ogrzewania i przygotowania c.w.u. wynoszą w przypadku pierwszego domu (w standardzie programu Moje Ciepło):

• 4740 zł przy ogrzewaniu kotłem elektrycznym (instalacja z grzejnikami 55°C, sprawność średnia 95%, tylko taryfa nocna w G12w);
• 2920 zł przy ogrzewaniu gazowym kotłem kondensacyjnym na gaz ziemny (instalacja z grzejnikami 55°C, sprawność średnia 90%);
• 5680 zł przy ogrzewaniu kotłem węglowym (instalacja z grzejnikami 55°C, sprawność średnia 83%);
• 6000 zł przy ogrzewaniu kotłem na pellet (instalacja z grzejnikami 55°C, sprawność średnia 83%);
• 1540 zł przy ogrzewaniu pompą ciepła typu solanka/woda (ogrzewanie podłogowe 35°C, SCOP = 3,37, taryfa G12w);
• 1800 zł przy ogrzewaniu pompą ciepła typu powietrze/woda (ogrzewanie podłogowe 35°C, SCOP = 3,46, taryfa G12w).

Roczny koszt ogrzewania budynku o pow. 150 m2 (energooszczędnego, o standardzie lepszym niż WT 2021 i EU = 40 kWh/m2rok) oraz przygotowania c.w.u. (liczba osób: 4)

Dla drugiego domu, spełniającego WT 2017, roczne koszty ogrzewania (przy zbliżonych założeniach dotyczących sprawności źródła ciepła i instalacji grzewczej) wyglądają następująco:

• 7860 zł przy ogrzewaniu kotłem elektrycznym;
• 4870 zł przy ogrzewaniu gazowym kotłem kondensacyjnym na gaz ziemny;
• 9540 zł przy ogrzewaniu kotłem węglowym (sprawność średnia 84%) oraz 12 460 zł, gdy sprawność urządzenia wynosi 64%;
• 4010 zł przy ogrzewaniu kotłem na drewno (sprawność średnia 84%) i 5230 zł, gdy sprawność urządzenia wynosi 64%;
• 10 060 zł, przy ogrzewaniu kotłem na pellet;
• 2350 zł przy ogrzewaniu pompą ciepła typu solanka/woda (ogrzewanie podłogowe 35°C) i 2960 zł dla instalacji z grzejnikami 55°C;
• 2760 zł przy ogrzewaniu pompą ciepła typu powietrze/woda (ogrzewanie podłogowe 35°C) i 3510 zł dla instalacji z grzejnikami 55°C.

Roczny koszt ogrzewania budynku o pow. 150 m2 (w standardzie WT 2017 i EU = 80 kWh/m2rok) oraz przygotowania c.w.u. (liczba osób: 4)

Roczny koszt ogrzewania budynku o pow. 150 m2 (o słabej izolacji i EU=170 kWh/m2rok) oraz przygotowania c.w.u. (liczba osób: 4)

Jak widać, w przypadku budynku spełniającego WT 2017, nawet po skorzystaniu z rządowej dopłaty do węgla w wysokości 3 tys. zł, koszt ogrzania domu czarnym złotem przewyższa opłatę za gaz. Jeśli kocioł ma niższą sprawność, grzanie węglem jest prawie dwa razy droższe od grzania gazem z sieci!

Zalety kotłów gazowych bez zmian

Kotły gazowe mają sporo zalet: włączają i wyłączają się automatycznie, poza przeglądem raz w roku nie wymagają żadnej obsługi, bez utraty sprawności dostosowują się do zmiennego, chwilowego zapotrzebowania na ciepło (od kilkunastu procent mocy nominalnej). Znalazłoby się na nie więcej amatorów, gdyby nie trudności z dostępem do sieci - na obszarach wiejskich do gazociągu podłączono ¼ gospodarstw domowych.

Przy wyborze urządzenia rozstrzygamy, czy chcemy model stojący czy wiszący, jedno- czy dwufunkcyjny, tradycyjny (przeważnie z otwartą komorą spalania) czy kondensacyjny (z zamkniętą komorą). Kotły kondensacyjne w zasadzie wyparły już z rynku tradycyjne, nazywane także atmosferycznymi. Te ostatnie kupowane są głównie przy okazji wymiany urządzenia, gdy inwestor nie chce przerabiać kotłowni i komina (montować wkładu).

Typowy, wiszący kocioł gazowy ma wielkość szafki kuchennej. Zintegrowany z zasobnikiem ciepłej wody użytkowej (najczęściej o pojemności około 120 l) jest urządzeniem stojącym. I ma odpowiednio większe gabaryty.

Ich dużą zaletą jest fakt, że nie potrzebują osobnej kotłowni. Można je instalować w kuchni, łazience, korytarzu. Nie wolno w pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi (sypialni, salonie).

Wiszący kocioł gazowy ma wielkość kuchennej szafki i można go zainstalować w kuchni czy łazience (fot. Termet)

Urządzenia z zamkniętą komorą spalania pobierają niezbędne w procesie spalania powietrze bezpośrednio z zewnątrz. Służy do tego przewód powietrzno-spalinowy, wykonany z dwóch współosiowych (koncentrycznych) rur, wyprowadzanych z budynku przez komin lub przez ścianę. Rura zewnętrzna doprowadza powietrze do komory spalania, wewnętrzną przewidziano do wyrzucania spalin. Co zwiększa bezpieczeństwo użytkowników, ponieważ komora spalania jest całkowicie odizolowana od pomieszczenia i nie ma ryzyka dostania się spalin do wnętrza domu. Poza tym unika się nieprzyjemnego wychładzania pomieszczenia z kotłem z otwartą komorą. Do spalenia każdego 1 m3 gazu potrzeba bowiem 10 razy tyle powietrza, które tradycyjne kotły z otwartą komorą spalania zasysają bezpośrednio z pomieszczenia, w którym się znajdują. Na jego miejsce po chwili napływa zimne powietrze z zewnątrz, co w sezonie grzewczym oznacza wyraźne obniżenie temperatury w kotłowni czy łazience, w której zainstalowano kocioł.

W wypadku wyprowadzenia przewodu spalinowego przez ścianę, moc kotła montowanego w domu jednorodzinnym nie może być wyższa niż 21 kW przy czym musi to być budynek wolno stojący - nie w zabudowie bliźniaczej lub szeregowej. W pozostałych przypadkach obowiązuje limit 5 kW mocy, co praktycznie uniemożliwia zastosowanie tego rozwiązania. Wylot przewodu powietrzno-spalinowego musi znajdować się przynajmniej 0,5 m od krawędzi okna.

Kotły kondensacyjne pobierają powietrze potrzebne do spalania bezpośrednio z zewnątrz. (fot. Bosch Buderus)

Gaz nie tylko z gazociągu

Najłatwiej jest, gdy dom można podłączyć do gazociągu. Nie trzeba wówczas ani zamawiać paliwa, ani go przechowywać. Jeśli posesja nie ma dostępu do sieci, można korzystać z gazu płynnego LPG, magazynowanego w przydomowym zbiorniku. To propan, różniący się od gazu ziemnego, którego głównym składnikiem jest metan. W obu przypadkach używa się jednak tych samych kotłów, wystarczy wymienić w nich dysze, niekiedy także elektroniczny moduł sterujący. W domu ogrzewanym LPG po przyłączeniu do gazociągu nie trzeba zatem wymieniać kotła. Zbiornik na gaz kupuje się lub dzierżawi od dostawcy paliwa. Paliwo LPG jest jednak droższe od gazu ziemnego.

Co ważne, kotłów zasilanych gazem płynnym nie wolno instalować w pomieszczeniach z podłogą poniżej poziomu terenu oraz z podłogowymi wpustami kanalizacyjnymi! Propan jest cięższy od powietrza, w razie wycieku gromadziłby się w takich miejscach i stwarzał zagrożenie wybuchem.

Na posesjach bez dostępu do gazociągu można korzystać z płynnego gazu LPG. (fot. Bałtykgaz)

Kondensacyjne rządzą!

Wzrost sprzedaży gazowych kotłów kondensacyjnych, które prawie wyparły z rynku tradycyjne, to tendencja obserwowana od przynajmniej kilku lat. Mają one nie tylko wyższą o kilkanaście procent sprawność (do wytworzenia tej samej ilości ciepła zużywają mniej gazu), ale są tańsze niż kiedyś. Co istotne, im mniejsze obciążenie kotła kondensacyjnego, tym większa sprawność. Ich ceny zaczynają się koło 3 tys. zł - za kocioł dwufunkcyjny, czyli bez zasobnika c.w.u. Znaczną część oferty stanowią urządzenia dwa, trzy razy droższe.

Kotły kondensacyjne w zasadzie wyparły z rynku tradycyjne. (fot. Termet)

Sprawność najlepszych tradycyjnych kotłów gazowych sięga 94-96%, kondensacyjnych przekracza 100% i dochodzi do 109%. Jak to w ogóle możliwe?

Chodzi o to, że definicję sprawności sformułowano odnośnie kotłów niekondensacyjnych - jedynych, jakie wówczas znano. Przyjęto, że jest to ilość ciepła, jaka uwalnia się podczas spalania paliwa, z pominięciem tej jego części, która ucieka na zewnątrz wraz z parą wodną stanowiącą składnik spalin. W modelach kondensacyjnych to uciekające ciepło jest odzyskiwane i sprawność może przekroczyć 100%.

W praktyce wygląda to tak, że jednym z produktów spalania gazu jest woda. W urządzeniu tradycyjnym zmienia się ona w parę i ulatuje przez komin. W kondensacyjnym para wodna ulega kondensacji, czyli skropleniu na wymienniku kotła. W ten sposób przekazuje mu swoje ciepło. Żeby do tego doszło, spaliny trzeba mocno schłodzić, poniżej 55°C. Skropliny są jednak żrące - to między innymi kwasy, powstające w wyniku rozpuszczania się w nich związków chemicznych, będących produktami procesu spalania. Zniszczyłyby materiały, z których wykonuje się wymienniki zwykłych kotłów. Dlatego w kondensacyjnych robi się je ze stali kwasoodpornej i specjalnych stopów.

Kotły kondensacyjne warto łączyć z niskotemperaturowym ogrzewaniem podłogowym, bo im niższa temperatura czynnika grzewczego na wyjściu z kotła, tym wyższa jego sprawność i większe oszczędności. Co oczywiście nie znaczy, że taki sprzęt nie sprawdzi się w połączeniu z tradycyjnymi grzejnikami - po prostu zyski z kondensacji będą mniejsze.

C.w.u. na dwa sposoby

Kotły gazowe mogą przygotowywać ciepłą wodę użytkową (c.w.u.). na dwa sposoby.

Kotły jednofunkcyjne podgrzewają ją w osobnym, dość dużym zasobniku (najczęściej 120 l). Przyłącza się je do wężownicy lub płaszcza wodnego zasobnika. Zapas ciepłej wody pozwala na szybkie napełnienie wanny lub zasilanie dwóch punktów odbioru (np. wanny i prysznica) jednocześnie. Przy korzystaniu ze zbiornika istnieje również możliwość wykonania cyrkulacji. Punkty poboru łączy się wówczas dodatkową rurą, która tworzy pętlę. Wprawiana w ruch przez pompę cyrkulacyjną woda krąży pomiędzy zasobnikiem i bateriami czerpalnymi. Dzięki temu po odkręceniu kranu od razu leci ciepła woda, bez cyrkulacji najpierw trzeba spuścić zimną.

Kocioł jednofunkcyjny podgrzewa c.w.u. w osobnym zasobniku. (fot. Viessmann)

Kotły dwufunkcyjne nie mają zasobnika c.w.u., ta jest podgrzewana tylko w momencie poboru. Oszczędzamy na zakupie zbiornika, nie musimy też mieć na niego miejsca. Ale to rozwiązanie ma również wady - nie da się komfortowo zasilać jednocześnie wielu punktów poboru. Kocioł o mocy 21 kW przygotowuje do 11 litrów ciepłej wody na minutę - to wystarczy na jeden prysznic, na prysznic i napełnianie wanny już nie. Gdy korzystamy z ciepłej wody w kilku punktach naraz, jej strumień ulega podziałowi. Jeśli mieszamy ciepłą i zimną, po odkręceniu przez kogoś kolejnego kranu, z naszego popłynie zimniejsza. W tym wariancie nie da się też zastosować cyrkulacji.

Sterowanie kotłem gazowym

Żeby kocioł pracował bardziej ekonomicznie (czyli najlepiej ciągle i przy możliwie niskiej temperaturze wody w obiegu) i jednocześnie zapewniał komfort cieplny w pomieszczeniach, steruje się jego działaniem za pomocą regulatorów pokojowych i pogodowych.

Regulator pokojowy włącza urządzenie, gdy temperatura w pomieszczeniu, w którym go umieściliśmy spadnie poniżej zadanej wartości. Zazwyczaj można zaprogramować różne poziomy grzania na różne pory dnia (cieplej rano i wieczorem, chłodniej, gdy jesteśmy w pracy i w nocy), inną temperaturę na weekend itp. Regulator pogodowy uwzględnia jej zmianę na zewnątrz budynku, reaguje zatem na ochłodzenie, którego jeszcze nie odczuliśmy w środku domu. Przyda się szczególnie przy instalacjach z wyższą bezwładnością cieplną, czyli przy ogrzewaniu podłogowym, bo jastrych, z powodu dużej masy, potrzebuje więcej czasu żeby się nagrzać.

Dziś trudno wyobrazić sobie kocioł bez automatyki - jego pracą można sterować korzystając z regulatora pokojowego (fot. z lewej: De Dietrich) lub zdalnie, przez aplikację na smartfona (fot. z prawej: Rug Riello).

Redaktor: Janusz Werner
fot. otwierająca: De Dietrich