Kotły gazowe - charakterystyka

Czego dowiesz się z artykułu?

• Czym lepiej ogrzewać dom - gazem z sieci, czy ze zbiornika?
• Dlaczego kotły gazowe kondensacyjne są obecnie bardzo popularne?
• Gdzie możemy umieścić kotły gazowe?
• Czy w ogrzewaniu domu kotłem gazowym ważna jest wentylacja?
• W jaki sposób przygotujemy c.w.u. w ogrzewaniu kotłem gazowym?
• Jaką moc kotła gazowe dobrać?
• Jak sterować kotłami gazowymi?

Kotły gazowe to urządzenia właściwie bezobsługowe, niewielkie, ciche i dość tanie. Nic zatem dziwnego, że w miejscach z dostępem do gazu ziemnego wybiera je większość budujących, a działki z dostępem do sieci są droższe jako bardziej atrakcyjne. Wybór kotłów gazowych jest bardzo duży i nie chodzi bynajmniej tylko o zróżnicowanie cen. Podpowiadamy, na co zwracać uwagę zależnie od specyfiki domu i preferencji użytkowników.

OGRZEWANIE GAZEM - Z SIECI LUB ZE ZBIORNIKA

Ogrzewanie gazem z sieci jest bardzo wygodne, bo właściwie nie musimy się przejmować opałem - nie składujemy go ani nie przenosimy. Podobnie jak w przypadku prądu, czerpiemy z sieci w miarę potrzeby i nie interesuje nas nic poza płaceniem rachunków.

Kłopot w tym, że w skali kraju dostępność do sieci gazowej jest niska. Na obszarach wiejskich, poza aglomeracjami, z gazu może korzystać zaledwie ok. 20% Polaków. Wówczas jeżeli chcemy korzystać z kotła gazowego, pozostaje nam gaz płynny (LPG) z przydomowego zbiornika. Propan tankowany do tych zbiorników istotnie różni się od gazu ziemnego, którego głównym składnikiem jest metan.

Jednak w obu przypadkach używa się tych samych kotłów, trzeba w nich jedynie wymienić dysze, w niektórych modelach również elektroniczny moduł sterujący. Ważną zaletą jest więc to, że w razie rozbudowania sieci gazowej przyłączenie do niej nie wymaga wymiany kotła.

Zbiornik możemy kupić na własność lub jedynie wydzierżawić od firmy dostarczającej gaz. W pierwszym przypadku musimy zapłacić niemało, bo ok. 10 000 zł, za zbiornik, projekt i montaż. Za to płacimy wyraźnie taniej za gaz i w każdej chwili możemy zmienić dostawcę. Z kolei dzierżawa oznacza długoterminową umowę i wyższą cenę gazu.

Po prostu, nie ma nic za darmo, dodatkowe koszty przerzucono na cenę paliwa. Dlatego nie ma prostej odpowiedzi, który wariant jest lepszy. Trzeba porównywać konkretne oferty, uwzględniając wielkość zużycia gazu w naszym domu oraz czy ma to być rozwiązanie docelowe, czy jedynie na kilka lat, do momentu rozbudowy sieci.

Kotły na gaz ziemny po niewielkim przystosowaniu można też zasilać gazem płynnym z przydomowego zbiornika. (fot. Bałtyk Gaz)

KOTŁY GAZOWE - PRZEWAGA KONDENSACJI

Zdecydowana większość sprzedawanych obecnie kotłów gazowych to urządzenia kondensacyjne. Ich ceny bardzo spadły, bo kocioł dwufunkcyjny (bez zasobnika c.w.u.) kupimy już za ok. 3000 zł, podczas gdy kocioł tradycyjny będzie kosztował ok. 2500 zł. Oczywiście, są i urządzenia ponad dwa razy droższe. Tradycyjne odchodzą po trochu do lamusa, chociaż te już zainstalowane będą użytkowane najpewniej jeszcze całe lata.

Obecnie sprzedawane kotły to przede wszystkim urządzenia kondensacyjne. Tradycyjne stosuje się już tylko z konieczności, tam gdzie kondensacyjne nie mogą działać. (fot. Rug Riello (Beretta))

Atutem kotłów kondensacyjnych względem tradycyjnych jest wyższa o kilkanaście punktów procentowych sprawność. Zatem do wytworzenia tej samej ilości ciepła zużywają mniej gazu. Rachunki są więc niższe. Jak to możliwe?

Jednym z produktów spalania gazu jest woda. W kotle tradycyjnym zmienia się ona w parę i ulatuje przez komin. W kondensacyjnym, jak sama nazwa wskazuje, para wodna ulega kondensacji, czyli skropleniu na wymienniku kotła. W ten sposób przekazuje mu swoje ciepło. Żeby to było możliwe spaliny trzeba mocno schłodzić. Ich temperatura musi spaść do nie więcej niż 56°C, inaczej woda nie zacznie się w ogóle wykraplać. A to oznacza, że woda w obiegu grzewczym powinna być chłodniejsza, niż w instalacjach z tradycyjnymi kotłami.

Zasadnicze znaczenie ma w tym momencie temperatura wody powracającej do kotła. Jednak, wbrew rozpowszechnionemu przekonaniu, nie oznacza to, że stosowanie kotłów kondensacyjnych ma sens tylko w połączeniu z niskotemperaturowym ogrzewaniem, np. podłogowym.

Wprawdzie właśnie z niskotemperaturowym ogrzewaniem płaszczyznowym lub specjalnymi grzejnikami efekt kondensacji zostanie najlepiej wykorzystany, jednak mając typowe grzejniki też go odczujemy. Tyle że w mniejszym stopniu, przede wszystkim w okresach, gdy temperatura zewnętrzna jest sporo wyższa od obliczeniowego minimum (ok. -20°C). Jednak temperatura około 0°C to przecież większość sezonu grzewczego.

Skoro technika kondensacyjna podnosi sprawność kotłów gazowych, to pojawia się oczywiste pytanie, co z innymi rodzajami kotłów i paliw? Są kotły kondensacyjne zasilane gazem ziemnym, propanem (gazem płynnym), olejem opałowym. Nie ma natomiast urządzeń kondensacyjnych na paliwa stałe. Powód jest jeden - to się nie opłaca. To, ile energii można uzyskać dzięki kondensacji zależy od proporcji zawartości wodoru i węgla w paliwie. Im więcej wodoru, tym więcej wody, która może się skroplić, oddając ciepło.

Stosunek ilości wodoru do węgla wynosi:

• 4:1 - metan (główny składnik gazu ziemnego);
• 2,6:1 - propan (gaz płynny);
• 2:1 - olej opałowy;
• 0,5:1 - węgiel kamienny.

Przy potencjalnie niewielkim zysku z kondensacji, ten proces nie ma sensu, bo kondensat ma kwaśny odczyn i działa niszcząco, np. na zwykłą stal i miedź. Wymaga to wykonania wymiennika ciepła w kotle z bardziej odpornego, ale i droższego materiału. Najczęściej jest to stal nierdzewna. Także komin i lub wkład kominowy musi być odporny na kondensat.

Zasadniczo, obowiązujące w Unii Europejskiej przepisy przewidują ograniczenie wykorzystania kotłów niekondensacyjnych do instalacji, w których kilka kotłów przyłączono do wspólnego komina, a to spotyka się praktycznie tylko w budynkach wielorodzinnych. Jednak nie ma jednoznacznego zakazu, jest tylko obowiązek umieszczenia na etykiecie informacji, że "należy unikać" ich wykorzystania w innych instalacjach. Przy okazji warto wiedzieć, że rządowy program Czyste Powietrze wymaga aby kocioł gazowy był kondensacyjny.

GDZIE MOŻEMY UMIEŚCIĆ KOTŁY GAZOWE?

To gdzie i pod jakimi warunkami możemy umieścić kocioł gazowy, wynika z tego, skąd pobiera on powietrze do spalania i jak rozwiązano wyrzut spalin. Przede wszystkim, kocioł gazowy nie musi być umieszczony w wydzielonej kotłowni. Można go zainstalować również w kuchni, łazience, korytarzu, spiżarni.

Nie może to zaś być sypialnia, salon, gabinet czyli tzw. pomieszczenie przeznaczone na stały pobyt ludzi. Niedopuszczalny jest też garaż. Co ważne, kotłów zasilanych gazem ze zbiornika nie wolno instalować w pomieszczeniach z podłogą poniżej poziomu terenu oraz z podłogowymi wpustami kanalizacyjnymi. Propan jest cięższy od powietrza, dlatego w razie wycieku gromadziłby się w takich miejscach, stwarzając zagrożenie wybuchem.

Kocioł można powiesić np. w ciągu szafek kuchennych (po lewej) lub w łazience (po prawej). Nie potrzebujemy wydzielonej kotłowni. (fot. Termet)

O ile kocioł ma zamkniętą komorę spalania, co dotyczy wszystkich kotłów kondensacyjnych, oraz wyposażono go w koncentryczny system powietrzno-spalinowy, wentylacja pomieszczenia z kotłem może być dowolnego rodzaju. Także mechaniczna, choćby z rekuperatorem.

Chodzi o to, że kocioł z zamkniętą komorą spalania pobiera potrzebne mu powietrze bezpośrednio z zewnątrz. W koncentrycznym systemie powietrzno-spalinowym służy do tego zewnętrzna rura. Wewnętrzną zaś wyrzucane są spaliny. Układ jest przy tym bardzo bezpieczny, bo komora spalania jest całkowicie odizolowana od powietrza w pomieszczeniu, a żeby przedostały się do niego spaliny, musiałoby dojść do rozszczelnienia obu rur - wewnętrznej i zewnętrznej.

Kotły gazowe to urządzenia niewielkie. Mniej więcej rozmiarów przeciętnej szafki wiszącej. Są zresztą tak projektowane, żeby można je było włączyć w ich ciąg. Trzeba jednak uprzedzić, że mogą być dość ciężkie i ważyć ponad 30 kg. W domach jednorodzinnych używa się też kotłów ze zintegrowanym zasobnikiem ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Najczęściej o pojemności około 120 l. Wówczas są to urządzenia stojące, a nie wiszące. Właśnie ze względu na zasobnik, bo sam kocioł ma podobne rozmiary.

Jeżeli kocioł ma być umieszczony w rzucającym się w oczy miejscu, np. w kuchni, najlepiej wybrać wówczas urządzenie kompaktowe, zamykające wszystko pod jedną obudową. Nie tylko będzie lepiej wyglądać, ale i łatwiej będzie utrzymać czystość (z powodu braku odsłoniętych rur i zakamarków w których gromadzi się kurz).

Poddasze również może być dobrym miejscem na montaż kotła. Często łatwiej tam wygospodarować odpowiednią przestrzeń i nie ma problemu z wykonaniem odprowadzenia spalin ponad dach. (fot. Immergas)

OGRZEWANIE KOTŁEM GAZOWYM - NIEZBĘDNA WENTYLACJA

Wprawdzie w przypadku nowoczesnych urządzeń ryzyko przedostania się gazu lub spalin do pomieszczenia jest minimalne, ale tu nie można sobie pozwolić na ryzyko. Skuteczna wentylacja to podstawowy warunek bezpieczeństwa, a do zaczadzeń dochodzi również w domach z urządzeniami gazowymi. Pisaliśmy już, że pod tym względem najlepiej, gdy mamy kocioł z zamkniętą komorą spalania. Wentylacja może być wówczas dowolnego rodzaju, ale nie można z niej rezygnować!

Pamiętajmy, że każdy rodzaj wentylacji polega na zapewnieniu stałej wymiany powietrza - musimy mieć nawiew i skuteczny wyciąg. Nawiew może być zapewniony bezpośrednio z zewnątrz, np. przez nawiewnik ścienny. To rozwiązanie popularne w wydzielonych kotłowniach. Tym bardziej, że jeżeli zamontujemy szczelne drzwi, pomieszczenie będzie można odseparować od innych wnętrz. Nawiew powietrza może być też pośredni. Wówczas napływa ono z sąsiednich pomieszczeń, w których są np. okna z nawiewnikami. W takiej sytuacji trzeba wykonać otwory nawiewne w drzwiach pomieszczenia z kotłem, albo podciąć je (na ok. 2,5 cm), podobnie jak robi się w drzwiach łazienek.

Jednak nawiew niewiele da, jeżeli nie zapewnimy równocześnie skutecznego wyciągu powietrza. W przypadku wentylacji grawitacyjnej najczęstsza przyczyna niewydolności kanałów wywiewnych to ich zbyt mała wysokość. Dotyczy to szczególnie poddaszy użytkowych, bo tam kratki wentylacyjne od wylotu komina rzadko dzieli więcej niż 2 m, a by uzyskać dobry ciąg potrzeba co najmniej dwa razy tyle (4-6 m).

Dlatego w łazienkach na poddaszach jedynym w pełni skutecznym rozwiązaniem jest mechaniczne wspomaganie wentylacji - może to być wentylator wyciągowy (na wlocie do kanału), nasada kominowa z wentylatorem działającym stale lub okresowo (nasady hybrydowe), albo oczywiście mechaniczna wentylacja nawiewno-wywiewna. Trzeba też od razu zaznaczyć, że rozmaitymi samonastawnymi (tzw. strażak) lub obrotowymi nasadami sytuacji specjalnie nie poprawimy. Są one skuteczne, kiedy przyczyną kłopotów jest działanie wiatru zaburzające ciąg. Same go nie wzmocnią, bo działają tylko przy wietrznej pogodzie.

Czym innym są tzw. nasady hybrydowe. Z nimi wentylacja działa jak grawitacyjna, jeżeli ciąg jest wystarczający. Zaś w razie jego osłabienia uruchamia się wentylator zamontowany w nasadzie. Zużycie prądu jest minimalne, bo wentylatory są energooszczędne, a do tego nie działają stale. Nie ma też problemu hałasu, tak charakterystycznego dla popularnych wentylatorów łazienkowych. Wentylator znajduje się przecież dopiero na kominie, poza pomieszczeniem.

Uwaga! Przewodu zasilającego nasadę nie wolno prowadzić przez komin, wewnątrz kanału wentylacyjnego.

Nasady hybrydowe zapewniają skuteczną wymianę powietrza niezależnie od warunków atmosferycznych. Ewentualny zanik zasilania też nie stwarza zagrożenia, system działa wówczas jako grawitacyjny. (fot. Uniwersal)

Jednak pamiętajmy, że mechaniczny wyciąg jest dopuszczalny tylko, jeżeli kocioł ma zamkniętą komorę spalania i wyposażono go w koncentryczne przewody powietrzno-spalinowe. Jeżeli kanały spalinowy i powietrzne rozdzielono za pomocą adaptera, przepisy wymagają aby wentylacja była grawitacyjna. Tym bardziej, jeżeli używając adaptera rozdzielono system tak, że powietrze zasysane jest z pomieszczenia. W takim układzie nasz kocioł nie ma już faktycznie zamkniętej komory spalania. Działanie mechanicznej wentylacji wyciągowej jest niedopuszczalne.

KOTŁY GAZOWE - DWA SPOSOBY NA C.W.U.

Kotły gazowe mogą przygotowywać ciepłą wodę użytkową na dwa sposoby.

Jednofunkcyjne podgrzewają ją w dość dużym zasobniku (najczęściej ok. 120 l). Przyłącza się je do wężownicy lub płaszcza wodnego zbiornika. Szybkość jej podgrzewania zależy od powierzchni wymiany ciepła (wielkości wężownicy) oraz różnicy temperatury pomiędzy wodą w zasobniku oraz tą przygotowywaną przez kocioł. Jednak nie jest to kluczowy parametr bo dysponujemy przecież zapasem wody już zgromadzonej w zbiorniku. Dzięki temu można np. szybko napełnić dużą wannę albo w pełni komfortowo zasilać równocześnie dwa prysznice. Zbiornik wody daje również możliwość wykonania cyrkulacji.

Jak to działa? Punkty poboru łączymy z zasobnikiem c.w.u. dodatkową rurą. W ten sposób powstaje pętla. Wodę wprawia w niej w ruch pompa cyrkulacyjna o mocy zaledwie kilku watów. W efekcie woda krąży pomiędzy zasobnikiem i bateriami czerpalnymi (punktami poboru). Korzystając z wody nie musimy spuszczać z rur tej już wychłodzonej, bo od razu leci ciepła. Różnica jest najbardziej odczuwalna w domach gdzie łazienki, kuchnia i kocioł są od siebie bardzo oddalone. Jeżeli odległość od zbiornika do miejsca poboru wynosi do 3 m, brak cyrkulacji będzie jeszcze akceptowalny.

Uwaga! Cyrkulacja nie musi działać stale, bardzo popularnym, prostym i skutecznym rozwiązaniem jest zasilanie pompy za pośrednictwem programatora czasowego.

Kotły jednofunkcyjne podgrzewają wodę w zasobniku. Zajmuje on więcej miejsca niż sam kocioł ale gwarantuje pełen komfort korzystania z dużej ilości c.w.u. (fot. Wolf Technika Grzewcza)

Dwufunkcyjne są jakby połączeniem kotła ogrzewającego dom i przepływowego podgrzewacza wody. Nie ma tu zasobnika c.w.u., wodę podgrzewamy tylko w momencie jej poboru. Oszczędzamy więc miejsce, nie kupujemy kosztującego przynajmniej kilkaset złotych zasobnika, nie ma też strat ciepła spowodowanych jego ucieczką ze zbiornika i rur do otoczenia. Przepływowe ogrzewanie ma jednak i swoje słabe strony.

Przede wszystkim strumień ciepłej wody jest ograniczony. Kocioł o mocy 21 kWh przygotowuje ok. 11 litrów ciepłej wody na minutę. Na jeden prysznic to dość, ale na dwa już mało. Ponadto jeżeli korzystamy z ciepłej wody w kilku punktach naraz to jej strumień ulega podziałowi. Jeżeli zaś mieszaliśmy wodę ciepłą i zimną, to po odkręceniu drugiego kranu zaczyna lecieć nam zimniejsza. Ilość zimnej pozostała przecież ta sama, ale strugę ciepłej trzeba było podzielić.

Przepływowe ogrzewanie wody w kotle dwufunkcyjnym oznacza, że nie mamy jak zastosować cyrkulacji. Przy dużej odległości pomiędzy kotłem i punktami poboru będzie to uciążliwe. Ponadto nawet gdy rury są krótkie, na podgrzanie wody trzeba chwilę poczekać. Kocioł rozgrzewa się wprawdzie szybko, ale nie w ułamku sekundy. Dlatego w niektórych kotłach wprowadzono możliwość włączenia specjalnego trybu komfortowego. Woda w wymienniku jest wówczas stale utrzymywana ciepła, żeby była dostępna natychmiast.

Na rynku dostępne są też kotły dwufunkcyjne z zasobnikiem. Najpierw wykorzystujemy w nich wodę w zasobniku, a jeżeli tej zabraknie, kocioł zaczyna przygotowywać wodę przepływowo. Nigdy nie było to jednak zbyt popularne rozwiązanie. Po prostu kotły jednofunkcyjne z zasobnikiem radzą sobie w praktyce wystarczająco dobrze, a są tańsze.

Kotły dwufunkcyjne są małe, dość lekkie i ostatecznie tańsze niż zestaw kocioł plus zasobnik. (fot. Junkers)

JAKA MOC POWINIEN MIEĆ KOCIOŁ GAZOWY?

Zastanawiając się nad tym jaką moc kotła gazowego wybrać łatwo zauważymy, że najczęściej jest ona wysoka ok. 20-25 kW. Tymczasem w trybie ogrzewania pomieszczeń we współczesnych domach wystarczyłoby o połowę mniej. Po części wynika to z faktu, że palniki współczesnych kotłów mają bardzo szeroki zakres zmienności (modulacji) mocy, poczynając już od kilkunastu procent nominalnej. Jeszcze kilka lat temu zwykle minimum wynosiło 30%. Stąd bierze się praktyka niezbyt dokładnego dopasowywania mocy kotła do potrzeb (strat ciepła) budynku. Kocioł i tak radzi sobie wystarczająco dobrze.

Czym innym jest moc w trybie przygotowywania c.w.u. w kotłach dwufunkcyjnych. Nie bez racji często podaje się ją osobno (c.o./c.w.u.), instalator ustawia ją zaś oddzielnie przy pierwszym uruchomieniu. Kiedy grzejemy wodę przepływowo, większa moc to po prostu jej większy strumień, czyli chociażby szybciej napełnimy wannę. Jednak i tu trzeba zachować rozsądek. Jeżeli maksymalne zapotrzebowanie domu na ciepło jest niskie i wynosi np. 8 kW, kocioł o maksymalnej mocy 25 kW w trybie c.w.u. może sobie nie radzić z modulacją mocy w okresach przejściowych. Gdy na zewnątrz jest nie -20°C lecz +10°C nie potrzebujemy już 8, lecz zaledwie 2 kW. Dlatego w domach o bardzo niskich stratach ciepła lepiej sprawdzi się kocioł o małej mocy z zasobnikiem, a nie dwufunkcyjny.

Praktycznym ograniczeniem jest też przepis prawa zezwalający na wykonanie odprowadzenia spalin poziomo przez ścianę zewnętrzną tylko jeżeli moc kotła nie przekracza 21 kW. A to rozwiązanie coraz popularniejsze, bo nie trzeba budować komina. Szczególnie w remontowanych domach może to być dużym ułatwieniem.

STEROWANIE KOTŁAMI GAZOWYMI

Podstawowa zasada, której powinniśmy się trzymać w przypadku sterowania nowoczesnymi kotłami gazowymi to utrzymanie możliwie niskiej temperatury wody w obiegu, a za to ciągłej jego pracy. Dzięki temu najlepiej wykorzystamy efekt kondensacji, a więc obniżymy też rachunki. Dlatego zamiast prostych regulatorów dwustanowych działających na zasadzie włącz/wyłącz lepsze są takie, które potrafią wysłać sygnał do zwiększenia lub zmniejszenia mocy palnika.

Sterowanie nowoczesnym kotłem to przede wszystkim dążenie by pracował on w sposób ciągły, przy jak najniższej temperaturze wody w obiegu. (fot. Immergas)

To czy będą wykorzystywać wewnętrzny (pokojowy), czy zewnętrzny (pogodowy) czujnik temperatury ma drugorzędne znaczenie. Tego wyboru powinniśmy dokonać nie ze względu na cechy samego kotła, lecz na specyfikę reszty systemu grzewczego. Automatyka pogodowa jest polecana przede wszystkim do domów z ogrzewaniem podłogowym. Jastrych, z racji bardzo dużej masy, nagrzewa się i stygnie bardzo powoli. Dlatego dobrze jest z wyprzedzeniem przekazywać do kotła informację o spadku lub wzroście temperatury na zewnątrz. Będzie mógł zmienić parametry pracy nieco wcześniej.

W przypadku instalacji z grzejnikami pomiar temperatury wewnątrz domu zwykle w zupełności wystarcza. Pod warunkiem jednak, że miejsce pomiaru jest właściwie wybrane. Dlatego najwygodniejsze są regulatory bezprzewodowe. Zanim kupimy kocioł sprawdźmy jakiego rodzaju automatyka jest dla niego dostępna. Najlepiej jeżeli można zastosować również regulatory pochodzące od niezależnych firm, bo są często tańsze. Kocioł może mieć też możliwość komunikowania się przez odpowiedni protokół z systemem inteligentnego budynku.

Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: De Dietrich