Gazowe kotły kondensacyjne - wiedza dla początkujących

Czego dowiesz się z artykułu?

• Czym jest kondensacja?
• Dlaczego sprawność kotłów kondensacyjnych przekracza 100%?
• Czym jest zamknięta komora spalania?
• Czy w domu z kotłem kondensacyjnym możemy mieć wentylację z rekuperatorem?
• Czy kocioł kondensacyjny może pracować w układzie z otwartym naczyniem wzbiorczym?
• Gdzie można założyć kocioł gazowy?
• Jakiego komina wymaga kocioł kondensacyjny?
• Kiedy możemy zrobić odprowadzenie spalin poziomo przez ścianę?
• Czym różnią się kotły jedno- i dwufunkcyjne?
• Jak wyznaczyć wymaganą moc kotła?

Mówi się, że kocioł kondensacyjny ma wyższą sprawność niż tradycyjny, ale co to oznacza w praktyce? Żeby dostarczyć do instalacji grzewczej budynku tę samą ilość użytecznego ciepła, zużywa on mniej gazu. Tak więc rachunki za ogrzewanie są odpowiednio niższe. W przybliżeniu możemy przyjąć, że średnia sprawność kotłów tradycyjnych w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych w ciągu sezonu nie przekracza 90%. Natomiast kotły kondensacyjne osiągają wówczas ok. 107%. Różnica sięga więc ponad 15 punktów procentowych, a więc o tyle niższe może być sezonowe zużycie gazu. W czasach ciągle drożejących paliw to naprawdę dużo.

Oczywiście, w konkretnych przypadkach te wartości będą się nieco różnić - zależnie od tego jak zbudowana jest instalacja grzewcza oraz jaka automatyka nią steruje. Pożądane jest bowiem utrzymywanie jak najniższej temperatury wody w obiegu c.o. W związku z tym oszczędności w systemie z grzejnikami będą mniejsze niż w domu wyłącznie z podłogówką. Jednak nawet, gdy kocioł zasila grzejniki, możemy liczyć na przynajmniej 10% oszczędności.

Czym jest kondensacja?

Kondensacja to wykraplanie się wody z pary wodnej zawartej w spalinach, czyli produktach spalania gazu. Żeby do niej dochodziło, trzeba dość mocno te spaliny ochłodzić. Przyjmuje się, że granicą jest ok. 55°C.

Dlatego właśnie kotły kondensacyjne mają bardziej rozbudowane, większe wymienniki ciepła niż kotły tradycyjne, zaś temperatura wody wracającej z obiegu c.o. do kotła nie powinna przekraczać 55°C. Oczywiście, jeżeli spaliny uda się mocniej ochłodzić, np. do 40°C, to bardzo dobrze, efekt kondensacji zostanie lepiej wykorzystany.

Skraplająca się na wymienniku para wodna ze spalin oddaje bowiem ciepło. Tak więc zostaje ono efektywnie wykorzystane. W kotle niekondensacyjnym taka gorąca para ulatywała po prostu przez komin i zawarte w niej ciepło było bezpowrotnie tracone, zamiast ogrzewać dom.

Dlaczego sprawność kotłów kondensacyjnych przekracza 100%?

Sprawność kotła definiuje się jako stosunek ilości ciepła oddawanego do instalacji grzewczej, względem ilości ciepła zawartego w paliwie. Może więc przekroczyć 100% tylko przy szczególnym sposobie jej obliczania. Inaczej kocioł musiałby oddawać więcej energii, niż było jej w spalonym gazie. Jednak tradycyjnie wyznaczano ilość energii zawartej w paliwie jako tzw. wartość opałową, czyli całkowicie pomijając w obliczeniach ilość ciepła uciekającego wraz z parą wodną zawartą w spalinach. Było to uzasadnione, gdyż starsze kotły i tak nie mogły tego ciepła odzyskać.

Sytuacja zmieniła się ok. 20 lat temu, gdy zaczęły upowszechniać się kotły kondensacyjne. Ich sprawność przekracza bowiem 100%, gdy oblicza się ją starą metodą. Dlatego zaczęto uwzględniać w obliczeniach nie wartość opałową, lecz ciepło spalania. Ciepło spalania obejmuje zaś rzeczywiście całą ilość energii w paliwie, łącznie z ciepłem zawartym w parze wodnej. Według nowej metody, sprawność najlepszych kotłów kondensacyjnych sięga 98%, zaś zgodnie ze starą - było to aż 109%. Zwykle w dokumentacji urządzeń znajdziemy obie te wartości. Ta obliczana względem wartości opałowej i sięgająca ponad 100% oznaczona jest zwykle skrótem Hi. Natomiast skrótem Hs oznacza się sprawność wyznaczoną w stosunku do ciepła spalania, nigdy nie przekracza ona 100%.

Może cię zainteresować

Najczęstsze pytania o spieki i konglomeraty kwarcowe Elektryczne ogrzewanie domu. Jedno rozwiązanie, wiele korzyści Jak bezpiecznie korzystać z piecyka gazowego? Separatory magnetyczne dla ochrony instalacji grzewczych Jak działa system kart gwarancyjnych Wolf? Jakie ogrzewanie do domu w 2023? Czym ogrzewać dom zimą? Czym jest wartość energetyczna węgla i od czego zależy? Ile prądu zużywa piec na pellet? Ergonomiczne podłączenie urządzeń grzewczych do instalacji centralnego ogrzewania Podgrzewanie wody prądem - ile to kosztuje? Zbiorniki na gaz - dzierżawić czy kupić na własność? F-Power - nowa linia zaworów kulowych. Gdzie tkwi sekret niezawodności? Jak ustalić moc kotła grzewczego? Grupy pompowe duro system - kompaktowe rozwiązanie techniczne gotowe do montażu Wiszące gazowe kotły kondensacyjne Condens 5700i WT i Condens 5300i WT Pompa obiegowa do wodnego ogrzewania podłogowego - na co zwrócić uwagę przy jej zakupie? Kondensacyjne kotły gazowe SAS - komfortowe ogrzewanie domu Jak właściwie podzielić dom na strefy grzewcze? 5 przykazań świadomego oszczędzania na ogrzewaniu Jakie są możliwości otrzymania dofinansowania na zakup kotła na pellet? Jak działa sterowanie EOS 6? Czy warto kupować droższy, certyfikowany pellet? Co oznacza, że kocioł na pellet drzewny jest o podwyższonym standardzie? Czym można palić w kotle 5. klasy? Kocioł elektryczny czy pompa ciepła? Ból głowy inwestora Jak podłączyć sprzęgło hydrauliczne? Jak ustawić sterowniki w kotle klasy 5? Zalety zastosowania podgrzewaczy (wymienników) wężownicowych Jak ustawić piec na ekogroszek żeby nie było spieków?

Zobacz więcej Zwiń

Trzeba jednak dodać, że na potrzeby europejskich etykiet energetycznych, sprawność wyznacza się jeszcze nieco inaczej. Bazą jest sprawność z uwzględnieniem ciepła spalania (Hs), ale dodatkowo uwzględnia się jeszcze zużycie energii elektrycznej przez kocioł, mnożąc przy tym ilość zużytego prądu przez 2,5 (tzw. współczynnik konwersji). Z założenia ma to lepiej obrazować wpływ urządzenia na środowisko, jednak faktycznie utrudnia porównanie ich parametrów technicznych.

Czym jest zamknięta komora spalania?

Wszystkie produkowane obecnie kotły kondensacyjne mają tzw. zamkniętą komorę spalania. Oznacza to, że są fabrycznie przystosowane do tego, aby niezbędne do spalania powietrze pobierać wprost spoza budynku. Natomiast tradycyjne kotły gazowe, a także kotły na paliwa stałe mają tzw. komorę otwartą, czyli czerpią powietrze potrzebne do spalania z pomieszczenia, w którym je zainstalowano. Kotły kondensacyjne dzięki zamkniętej komorze spalania są bezpieczniejsze - działają niezależnie od skuteczności wentylacji w danym wnętrzu, zaś produkty spalania nie mają jak przedostać się do pomieszczenia.

Kotły kondensacyjne mają zamkniętą komorę spalania, co oznacza, że działają zupełnie niezależnie od wentylacji w pomieszczeniu. (fot. Termet)

Czy w domu z kotłem kondensacyjnym możemy mieć wentylację z rekuperatorem?

Nawet samo pomieszczenie z kotłem może mieć wentylację z rekuperatorem, czyli wymuszoną przez wentylatory zabudowane w centrali, jednak pod pewnymi warunkami. Po pierwsze, kocioł musi rzeczywiście pracować z zamkniętą komorą spalania. Niedozwolone jest więc stosowanie adapterów, które umożliwiają pobór powietrza do spalania z pomieszczenia. Takie bywają zaś czasem stosowane w remontowanych domach. Po drugie, kocioł musi być podłączony do koncentrycznego (współosiowego) systemu powietrzno-spalinowego. Taki układ określany jest popularnie jako "rura w rurze" - wewnętrznym przewodem wyrzucane są spaliny, zaś zewnętrznym zasysane jest powietrze.

System jest bardzo bezpieczny, gdyż obie rury musiałyby zostać uszkodzone, żeby spaliny przedostały się do pomieszczenia. Nie ma przy tym znaczenia, czy system powietrzno-spalinowy sięga ponad dach, czy wyprowadzony jest poziomo przez ścianę. W starszych domach te przewody bywają rozdzielane. Wówczas jeden kieruje spaliny do komina. Natomiast drugi, zwykle przechodzący przez ścianę zewnętrzną, dostarcza powietrze. Jeżeli zamiast przewodu koncentrycznego zastosujemy układ rozdzielony, to w pomieszczeniu z kotłem wentylacja z rekuperatorem będzie niedopuszczalna. Wówczas musi ona być grawitacyjna. Ewentualnie można zamknąć pomieszczenie z kotłem szczelnymi drzwiami i podzielić budynek na dwie strefy - z kotłem i wentylacją grawitacyjną, oraz całą resztę z rekuperatorem.

Czy kocioł kondensacyjny może pracować w układzie z otwartym naczyniem wzbiorczym?

To pytanie często zadają sobie właściciele starych kotłów, którzy sposobią się do ich wymiany. Niestety, obecnie prawie nie ma na rynku kotłów gazowych, których producenci dopuszczaliby pracę w układzie z otwartym naczyniem wzbiorczym. W praktyce oznacza to konieczność przerobienia instalacji - zamknięcia jej, albo podłączenia kotła za pośrednictwem wymiennika ciepła.

W tym drugim przypadku dzielimy system grzewczy na dwie części:

• zamkniętą, od kotła do wymiennika;
• otwartą, od wymiennika do grzejników.

W większości sytuacji łatwiejsze będzie zamknięcie instalacji. Jednak chęć pozostawienia układu otwartego może być niekiedy uzasadniona. Tak będzie, jeżeli w układzie c.o. mamy np. kocioł na paliwo stałe albo kominek z płaszczem wodnym, zabezpieczony za pomocą naczynia otwartego.

Gdzie można założyć kocioł gazowy?

Przede wszystkim trzeba podkreślić, że kotły gazowe używane w domach jednorodzinnych, a więc o niewielkiej mocy (do 30 kW), nie muszą być instalowane w wydzielonej kotłowni. Można je umieścić również w łazience, kuchni, korytarzu czy sieni. Są to tzw. pomieszczenia nieprzeznaczone na stały pobyt ludzi. Niedopuszczalny jest natomiast montaż w pokojach mieszkalnych oraz w garażach (ze względu na zagrożenie pożarem).

Minimalna kubatura wynosi:

• 8 m3, jeśli kocioł ma otwartą komorę spalania;
• 6,5 m3, jeśli kocioł ma komorę zamkniętą.

Pomieszczenie nie może być niższe niż 2,2 m lub 1,9 m, jeżeli dom wybudowano przed 2002 r. Nie wiadomo jednak, jak traktować pomieszczenia na poddaszach, ze skosami.

Uwaga! Kotłów na gaz płynny, czyli propan z przydomowego zbiornika nie wolno instalować w pomieszczeniach znajdujących się poniżej poziomu terenu, ani wyposażonych we wpusty podłogowe (w tym łazienkowe odpływy liniowe). Propan jest cięższy od powietrza i mógłby się gromadzić w takich miejscach w razie wycieku. Grozi to zaś nawet wybuchem, w wyniku samozapłonu.

Jakiego komina wymaga kocioł kondensacyjny?

Przede wszystkim odpornego na żrące działanie kondensatu oraz bardzo szczelnego, gdyż w takich kotłach ruch spalin wymusza wentylator, w kanale spalinowym komina panuje więc nadciśnienie. Tych warunków nie spełnia wiele starszych kominów, nawet tych prefabrykowanych. Część z nich budowana była z myślą o kotłach atmosferycznych (bez wentylatora), zatem są mniej szczelne, odporne jedynie na minimalną ilość kondensatu. Podłączenie do nich kotła kondensacyjnego skończy się degradacją komina w ciągu kilku sezonów. Fachowa ocena komina jest więc nieodzowna. Na szczęście, można zastosować wkład kominowy ze stali nierdzewnej lub specjalnego tworzywa sztucznego, ewentualnie wykonać odprowadzenie spalin poziomo przez ścianę.

Stary komin, nawet jeżeli przyłączony był do niego kocioł gazowy, zwykle trzeba wyposażyć w kwasoodporny wkład. (fot. Viessmann)

Kiedy możemy zrobić odprowadzenie spalin poziomo przez ścianę?

Odprowadzenie poziome koncentrycznym przewodem powietrzno-spalinowym jest dopuszczalne wyłącznie w domach wolno stojących. Nie zrobimy go więc w bliźniakach, ani szeregowcach. Drugi ważny warunek to ograniczenie maksymalnej mocy kotła do 21 kW. Trzeba mieć to na uwadze, bo szczególnie moc kotłów podgrzewających wodę przepływowo bywa znacznie wyższa. Pozostałe warunki dotyczą np. minimalnej odległości wylotu spalin od krawędzi okien i drzwi, ale te zwykle można dość łatwo spełnić.

Trzeba zaznaczyć, że jeżeli zdecydujemy się na odprowadzenie poziome, wymagane przez przepisy warunki nie będą spełnione, to będziemy mieć problem z odbiorem budynku i zakończeniem budowy.

Czym różnią się kotły jedno- i dwufunkcyjne?

Kotły jednofunkcyjne ogrzewają budynek, zaś ciepłą wodę użytkową, czyli c.w.u., podgrzewają w zasobniku. Natomiast kotły dwufunkcyjne również zasilają grzejniki lub podłogówkę, natomiast c.w.u. podgrzewają przepływowo.

Różnica jest zasadnicza, gdyż zasobnik ma zwykle ok. 100 l pojemności i zajmuje więcej miejsca niż sam kocioł. Ponadto trzeba za niego zapłacić kilka tysięcy złotych. W praktyce oznacza to, że na kocioł dwufunkcyjny wydamy wyraźnie mniej (nie kupujemy zasobnika), zajmie on przy tym niewiele miejsca. Bez trudu zmieścimy go np. w ciągu szafek kuchennych.

Jednak zaletą kotła jednofunkcyjnego jest to, że dysponujemy dość dużym zapasem ciepłej wody, możemy więc z niej wygodnie korzystać nawet w wielu punktach równocześnie (prysznic, wanna, umywalka, zlew w kuchni). Moc kotła może być przy tym niewielka.

Natomiast w kotle dwufunkcyjnym nigdy nie musimy martwić się wyczerpaniem zapasu ciepłej wody. Jednak korzystanie z niej w wielu miejscach równocześnie jest niekomfortowe lub wręcz niemożliwe. Po prostu strumień podgrzewanej przez kocioł na bieżąco wody trzeba wówczas dzielić. Moc kotła musi więc być bardzo duża, żeby było to w ogóle możliwe.

Zasobnik c.w.u. zajmuje więcej miejsca niż sam kocioł. (fot. Viessmann)

Jak wyznaczyć wymaganą moc kotła?

Kocioł ma pokrywać zapotrzebowanie budynku na ciepło do ogrzewania pomieszczeń oraz podgrzewać c.w.u., tak aby korzystanie z niej było komfortowe. W praktyce dobór mocy kotła jednofunkcyjnego jest łatwy - ma ona równoważyć straty ciepła występujące przy dużym mrozie, czyli przy ok. -20°C na zewnątrz. Rozpowszechniony obyczaj powiększania mocy takiego kotła ze względu na c.w.u. jest bezsensowny. W praktyce bowiem kocioł przez ponad 90% sezonu grzewczego i tak nie wykorzystuje mocy maksymalnej.

Z kotłami dwufunkcyjnymi jest trudniej. Faktycznie dobiera się ich moc ze względu na zapotrzebowanie na c.w.u. Pod tym względem 20 kW to minimum, żeby móc komfortowo korzystać z prysznica o średniej wydajności (ok. 10 l/min). Bardzo często pożądana jest zaś wyższa. Wprawdzie moc kotła gazowego ustawia się oddzielnie na potrzeby c.o. oraz c.w.u., lecz różnica pomiędzy tymi wartościami nie może być nieograniczona. W praktyce takie kotły dysponują dużym nadmiarem mocy na potrzeby c.o.

Redaktor: .Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: De Dietrich