Dnes existují dva typy konstrukcí plynových kotlů: konvekční a kondenzační. Každý z nich má své výhody a nevýhody, oba typy provedení jsou velmi žádané a jsou vyráběny v podobě stále modernějších modelů. Navenek jsou v žádném případě k nerozeznání a design se liší pouze v několika technických řešeních.
Aby bylo možné komplexně porozumět všem nuancím finančních výhod, snadné instalaci a snadnému použití, je důležité nejen zvážit všechny výhody a nevýhody každého typu, ale také pochopit princip jejich fungování a provést ekonomické výpočty, což je co budeme dělat v tomto článku.
Účinnost kotle – co, jak a proč
Výrobci plynových topných zařízení uvádějí různé hodnoty koeficientu výkonu (COP) svých výrobků a často tento parametr přesahuje 100%, což je nemožné kvůli zákonu zachování energie. Pro správnou navigaci v těchto datech je nutné nahlédnout do historie a vysledovat cestu od primitivního ohně k modernímu plynovému kotli. Zpočátku lidé pálili ohně v jeskyních, kolem bylo hodně lesů, takže nikoho ani nenapadlo hodnotit účinnost tohoto způsobu vytápění. Po chvíli si někdo všiml, že oheň rozdělaný v ohništi z kamenů hřeje lépe než oheň hořící přímo na podlaze jeskyně.
Postupně ustoupila první nevzhledná ohniště kamenným a nepáleným kamnům, která se topila „na černo“. Byly téměř o řád účinnější než běžný požár, i když představovaly ohrožení života kvůli vytváření zón naplněných oxidem uhličitým a oxidem uhličitým v místnosti. Postupem času byla černá kamna nahrazena šedobílými, to znamená, že jejich kouř byl tak či onak odváděn komínem a ne malým průduchem. Po nějaké době byla tato kdysi ideálně účinná kamna nahrazena provedeními vybavenými přídavnými topnými panely, jejichž účinnost byla znatelně vyšší.
Kotle nahradily kamna ne proto, že by efektivněji využívaly palivo, ale kvůli jejich skladnosti a schopnosti vytápět mnoho místností z jednoho zařízení. Navíc každá nová generace nebo nový typ kotle byly účinnější než předchozí. Zpočátku byly kotle vytápěny dřevem a uhlím, ale takové konstrukce je obtížné automatizovat kvůli nadměrnému nárůstu nákladů a cena paliva pro zařízení na kapalná paliva jim neumožňuje konkurovat jiným typům zařízení.
Plynové kotle na vytápění a ohřev teplé vody se zrodily na počátku XNUMX. století a jejich technické vlastnosti nebyly příliš žádoucí a mělo to mnoho důvodů – od neefektivního spalování plynu až po neschopnost odebírat více než polovinu tepelné energie z plamen. Produkt však bylo potřeba prodat, což znamená, že bylo nutné přesvědčit potenciální kupce, že tento konkrétní produkt, v tomto případě plynové kotle, v některých ohledech výrazně převyšuje analogy jiných typů.
Prvním rozdílem byla možnost automatického nastavení teploty, ale jak se trh zaplnil, nové modely musely konkurovat nejen tuhým palivům, tedy uhlí nebo dřevu, ale i plynovým kolegům. A zde obchodníci přišli s dobrým reklamním tahem – začali porovnávat „účinnost“ některých kotlů se stejným parametrem zařízení jiných výrobců.
Způsob výpočtu
Existuje několik metod pro výpočet účinnosti plynových kotlů, ale všechny se tak či onak spoléhají na rozdíl mezi vyrobeným a spotřebovaným teplem.
V tomto případě porovnávají:
- spotřeba plynu;
- teplota kouře na výstupu z potrubí;
- teplota vody v kotli;
- teplota vody ve vratném potrubí.
Poté jsou všechna tato data vázána na nějaký druh „ideálního kotle“, jehož účinnost je 100%, a získaný výsledek je uveden v reklamě a také v dokumentaci k topnému zařízení. Ti skromnější se spokojí s účinností 75–85 %, ti arogantnější uvádí 90–98 %. Všechny tyto údaje však vycházejí z účinnosti ideálního kotle stejného typu.
Příkladem takové manipulace je provoz plynové řezačky (autogenu) v režimu řezání kovů. Nejprve uvolňuje teplo pouze hořící směs propan/acetylen a kyslík, takže poměr spotřeby plynu a uvolňování tepla lze brát jako 100 %. Poté je dodáván proplachovací kyslík a při stejném přívodu hořlavého plynu se uvolňování tepla prudce zvyšuje, to znamená, že účinnost přesahuje 100%. Pokud vezmeme jako výchozí bod uvolňování tepla při dodávání proplachovacího kyslíku, pak bude účinnost v režimu zahřívání mnohem nižší a je nepravděpodobné, že by dosáhla ani 50 %. Proto, aby zvýšili prodej produktu, označují nejziskovější údaje a mlčí o výchozím bodu.
Reálná účinnost plynových kotlů
Pro určení skutečné účinnosti plynových kotlů je nutné si mentálně představit ideální jednotku, ve které nedochází ke ztrátám. O jaké ztráty se jedná?
- nedokonalé spalování paliva;
- přebytečný přívod vzduchu;
- neúplný odběr tepla z ohně a proudění spalin;
- nedostatečná tepelná vodivost kovového registru;
- nadměrná tepelná vodivost chladicí kapaliny (vody nebo nemrznoucí kapaliny) a materiálu, ze kterého jsou vyrobeny vodní trubky jak uvnitř kotle, tak v celém topném systému.
Nedokonalé spalování plynu je hlavním problémem všech kotlů. Koneckonců nelze vytvořit homogenní směs s optimálním poměrem plynu a vzduchu, to bude vyžadovat obří zásobník, mnoho vírových proudů a tak dále. Při nedostatku vzduchu uvolňuje plyn méně tepelné energie, než by potenciálně mohl, a zbytek se mění na saze a oxid uhelnatý. Při přebytku vzduchu dochází opět ke spalování při nižší teplotě, ale nevznikají téměř žádné saze a oxid uhelnatý. Výrobci jsou proto nuceni konfigurovat svá zařízení tak, aby fungovala v režimu přebytku vzduchu, a to i při ztrátách generovaného tepla.
Hlavním způsobem získávání tepla z proudu spalin je jejich průchod registrem vyrobeným ve formě vícevrstvého roštu, uvnitř kterého cirkuluje chladivo. Teoreticky je možné odvést téměř 100 % tepla, pak bude teplota kouře na výstupu o 5–10 stupňů vyšší než teplota chladicí kapaliny (stejné ztráty nedostatečnou a nadměrnou tepelnou vodivostí). V tomto režimu však nelze zabránit kondenzaci v důsledku teplotních změn. V kondenzačních kotlích šli dále a využívali tepelnou energii usazeného kondenzátu k ohřevu chladiva vycházejícího z vratného potrubí.
To umožnilo snížit teplotu kouře na teplotu zpátečky plus 5–10 stupňů. V ideálním kotli je teplota kouře na výstupu rovna teplotě vzduchu venku. Výsledkem je, že reálná účinnost klasického plynového kotle nepřesahuje 50 % stejného parametru ideálního ohřívače vody, ale taková informace pouze odstraší potenciální kupce, protože nikdo nebude chtít kupovat kotel s účinností zděná pec z dob Napoleona. Proto dále uvedeme údaje o účinnosti uváděné výrobcem a předpokládáte, že všechny je potřeba rozdělit přibližně na polovinu.
Plynové konvekční kotle: co to je a jaký je princip jejich fungování
Plynové konvekční kotle jsou klasické, jednoduché konstrukce, kde plynový hořák spaluje plyn, ohřívá výměník tepla s chladivem umístěným nad ním, chladivo cirkuluje topným systémem a vydává teplo. Ve skutečnosti se jedná o obyčejné, jednoduché, známé plynové kotle. Mohou být buď podlahové nebo nástěnné, jednookruhové nebo dvouokruhové a mají otevřenou nebo uzavřenou spalovací komoru.
Hlavní nevýhodou tohoto provedení je limit účinnosti. Většina moderních konvekčních kotlů má účinnost v rozmezí 88-92 % a modely s nejvyšší účinností 93-94,5 % nemají vždy z finančního hlediska opodstatnění, protože při navýšení pouze o 2 % mají hodně složitější design a náklady 1,5-2krát dražší. Ale i při tak vysokých sazbách u konvekčních kotlů velká část tepla ze spalovací komory odchází komínem a zůstává nevyužita. Teplota výfukových plynů často dosahuje 70-80-90°C.
Kromě toho před nákupem málo známá, ale neočekávaná a častá nevýhoda během provozu je tvorba kondenzace v komíně. Obvykle se tvoří při nízkoteplotních topných podmínkách, kdy teplota spalin odváděných komínem klesne pod 50-60°C, zejména pokud jsou plyny odváděny tradičním vertikálním komínem, jehož konstrukce často umožňuje odchylky od SNiP .
Tvorba kondenzátu v tomto případě neznamená jen kapalinu, ale směs závažných kyselin, které zkracují životnost komína a výměníku kotle (pokud se do něj dostane).
Na koaxiálním komíně se bez ohledu na teplotu vytápění při venkovní teplotě pod -15°C často tvoří led, který zužuje nebo úplně blokuje odvod spalin, v důsledku čehož kotel přestane hořet a automatika zobrazí odpovídající chybu.
Jinak se jedná o zcela oprávněné, jednoduché a hlavně – finančně dostupné provedení. Náklady na plynové kotle konvekčního typu začínají od 14 do 15 tisíc rublů pro nejprimitivnější domácí podlahové modely. Nejlepší z hlediska poměru ceny a kvality a nejoblíbenější modely stojí mezi 25-32 tisíci rubly.
Výhody a nevýhody
| Výhody | Omezení |
| Jednodušší design | Omezená účinnost – teplo získané spalováním plynu není efektivně akumulováno, poměrně velká část jde do komína |
| Dostupná cena – od 14 do 15 tisíc rublů. | Tvorba kondenzace na stěnách komína, která snižuje životnost kovových modulů |
| Dostupnost nevolatilních modelů a obecně široký výběr, který vyhovuje jakýmkoli funkcím a cenovému rozpočtu | Při vypouštění koaxiálním komínem je většina kondenzátu stále vypouštěna na ulici, ale při silných mrazech zamrzá na hlavě, což ztěžuje odstraňování zplodin hoření |
| Široká funkčnost, stejná jako u kondenzačních modelů, ale za mnohem nižší cenu | |
| Jednoduchost instalace a provozu – hlavní komunikace jsou pouze zpětné a napájecí vedení, stačí provést plánovanou údržbu |
Rozdíly mezi kondenzačními plynovými kotli a konvekčními kotli
Kondenzační plynové kotle se od konvekčních liší pouze složitějším principem akumulace tepla.
Kondenzační modely mají stejnou konstrukci, ale s jedním dodatečným výměníkem tepla. Po spalování procházejí produkty spalování delší výfukovou cestou, kde jsou ochlazovány na rosný bod. Tvoří se kondenzát, který se usazuje na přídavném tepelném výměníku a dává mu (a tím i chladivu, které v něm cirkuluje) dosud nevyužitou tepelnou energii. Odtud také odpovídající název – kondenzace – akumulující teplo z kondenzátu výfukových plynů.
Teplota spalin výfukových plynů je tedy téměř stejná jako atmosférická (obvykle 25-40 °C oproti 60-90 °C u konvekčních modelů). Účinnost kondenzačních modelů se obvykle pohybuje v rozmezí 103-115%, což znamená v průměru o 15-25% menší spotřebu plynu. Pokud přepočítáme ukazatele konvekce i kondenzace nikoli podle nejnižší (jak je zvykem), ale podle nejvyšší výhřevnosti (včetně tepla kondenzující vodní páry), pak se účinnost klasických plynových kotlů bude pohybovat v rozmezí 80-85% a kondenzačních kotlů – 92-98%, což je významná výhoda.
Všechny rozdíly, kritéria výběru a provozní vlastnosti kondenzačních plynových kotlů
Odtah kondenzačních modelů je šetrnější k životnímu prostředí, na hlavě komína se již netvoří kondenzát, z důvodu nižšího teplotního rozdílu mezi výfukovými plyny a atmosférou. Všechny modely mají výhradně uzavřenou spalovací komoru a koaxiální komín, což znamená nižší prostorovou náročnost a zjednodušenou instalaci. Ale náklady na kondenzátory jsou 2-3krát vyšší, nejlevnější modely, jako je BAXI Duo-tec Compact nebo Protherm Lynx MKV, stojí od 50 tisíc rublů.
Existuje další významná nevýhoda – nutnost odvádět kondenzát. Jak již bylo zmíněno, nejedná se pouze o neutrální kapalinu, ale o silnou kyselinu, kterou je nutné řádně odstranit. Kyselinu nemůžete nalít přímo do kanalizace, před tím je třeba ji zředit v poměru 10:1, nejlépe 25:1.
Kondenzát je také nutné neutralizovat při vypouštění do septiku, to se provádí pomocí místní čistírny – plastové nádrže s neutralizačními náplněmi. Podle recenzí majitelů se při provozu kotle o výkonu 18-24 kW tvoří 25-40 litrů kondenzátu denně.
Co je nakonec lepší: konvekční nebo kondenzační kotel?
Výběr bohužel není jednoznačný, na jednu stranu se úspory kondenzačních modelů jeví jako značné. Na druhou stranu je zde vysoká cena, nutnost odvádění kondenzátu a speciální požadavky na otopnou soustavu a provozní podmínky. Faktem je, že v Evropě se doba návratnosti u kondenzačních modelů pohybuje kolem 4-6 let, ale v domácích podmínkách to tak úplně neplatí z několika důvodů:
- Nejvyšší účinnosti takových kotlů je dosaženo v režimu nízkoteplotního vytápění, kdy se používají vyhřívané podlahy, radiátory se zvýšeným počtem sekcí a teplota chladicí kapaliny nepřesahuje 50 ° C.
- Cena plynu v Rusku je ve srovnání s evropskými zeměmi poměrně nízká, což pouze oddaluje návratnost vysoké počáteční ceny.
- S likvidací kondenzátu jsou spojeny další provozní náklady (organizace odvodnění, nákup neutralizační náplně nebo ředění vodou).
Jak vybrat pokojový termostat a ušetřit až 30 % měsíčně na vytápění
Pokud povolíte použití kotle v nízkoteplotním topném systému a pominete náklady na odvod kondenzátu, můžete si spočítat potenciální úspory.
Řekněme, že v Moskevské oblasti je průměrný dům o rozloze 120 m2, se 2 cihlami a výškou stropu 2,7 m, jehož tepelná ztráta je 12 kW (z pravidla 1 kW na každých 10 m2) . To je 288 kW za den, které je potřeba doplnit kotlem. Měrné spalné teplo zemního plynu je 9,3-10 kW na m3. Z toho vyplývá, že na 1 kW tepelného výkonu plynového kotle je potřeba cca 0,1-0,108 m 3 zemního plynu. Počítáme:
- Při vytápění konvekčním kotlem s účinností 92% – 288 (kW) * 0,1 (m 3 ) * 1,08 (92% účinnost) = 31,1 m 3 / den zemního plynu. V hodnotovém vyjádření – 31,1 (m3) * 5,7 (rub/m3, tarif v Moskevské oblasti od 1. července 2019, platný v roce 2020) = 177,27 rublů/den.
- Při vytápění kondenzačním kotlem s účinností 109% – 288 (kW) * 0,1 (m 3 ) * 0,91 (109% účinnost) = 26,2 m 3 / den zemního plynu. V hodnotovém vyjádření – 26,2 (m 3 ) * 5,7 (rub/m 3 ) = 149,3 rub/den.
Doba návratnosti závisí na ceně modelu, jeho instalaci a provozních podmínkách. V praxi je to však v domácích podmínkách nejméně 6 let a v některých případech více než 10.
Podle našeho názoru je nyní nákup kondenzačních modelů opodstatněný pouze při použití v systému s režimem nízkoteplotního vytápění. V budoucnu, až porostou ceny plynu a sníží se náklady na kondenzační topná zařízení, bude však nákup kondenzátoru v tuzemských podmínkách stále více opodstatněný.
.jpg)
Když lidé potřebují instalovat topné systémy v domech, bytech a chatách, stojí před problémem výběru. Často se ptají, zda zvolit kondenzační kotel, nebo se rozhodnout pro obyčejný plynový tradiční spotřebič?
Výroba zařízení kondenzačního typu byla zahájena s cílem hospodárnější spotřeby plynu a snížení nákladů na veškeré vytápění plynem. Je vhodné zakoupit zařízení tohoto typu, když jsou náklady na plyn v Moldavské republice vysoké, tedy v naší realitě. To je způsobeno hospodárným provozem tohoto topného zařízení.
Kondenzační kotle jsou mnohem dražší než konvekční kotle, tedy klasické kotle. Může vyvstat otázka, proč je takový rozdíl v ceně, když jsou vzhledově téměř totožné. Rozdíly jsou patrné okamžitě, pokud sejmete kryt (kryt).
Charakteristickými vlastnostmi tradičního typu kotle jsou následující faktory:
- Nižší náklady na kotel;
- Vyrábí se v nástěnném a podlahovém provedení;
- Součástí balení jsou odolné a spolehlivé výměníky tepla;
- Na rozdíl od svých kondenzačních protějšků nevzniká velké množství kyselého kondenzátu;
- Spotřebovávají více paliva než kondenzační spotřebiče;
- Modely s otevřenými spalovacími komorami pro spalování spotřebovávají vzduch z místností, kde jsou instalovány. To je pomáhá ochladit.
Rozdíl mezi kondenzačními kotli je následující:
- Nižší spotřeba paliva (plynu), což je patrné zejména v mírných zimách;
- Používají se uzavřené spalovací komory, což vysvětluje jejich bezpečnost. Také neochlazují místnosti;
- Cena těchto zařízení je vyšší;
- Vzniká hodně kyselého kondenzátu, a proto musí být komíny odolné vůči korozi;
- Vyžaduje odvod kondenzátu do kanalizace;
- Najít model, který má stejnou pevnost jako tradiční litinové podlahy, je obtížné.
Jak funguje tradiční kotel?
Voda se ohřívá po průchodu zplodin hoření výměníkem tepla. Dále jsou produkty spalování nasměrovány do komína při udržování dostatečně vysoké teploty. V závislosti na modelu kotle může tato teplota dosáhnout 110-250 °C. Nejběžnější kotle v soukromých domech neumožňují pokles teploty na méně než 110 stupňů Celsia.
Pokud je teplota pod touto značkou, plyny kondenzují a mění se v agresivní kapalinu, která ničí komín a topeniště. To je důvod, proč většina tepla zůstává nevyužita a uvolňuje se do atmosféry.
Princip
kondenzační kotel?
Konstrukce takových kotlů podporuje silnější chlazení produktů spalování. Proto se produkty spalování odstraňují nikoli ve formě plynu, ale ve formě kapaliny (kondenzátu).
To je hlavní rozdíl mezi tradičními a kondenzačními. Výměník tepla, kterým procházejí spaliny, má speciální konstrukci. Je vyrobena z antikorozního materiálu. Ve výměníku kondenzačního kotle plyny ohřívají vodu stejně jako v klasickém, ale zároveň se ochlazují na teplotu „rosného bodu“ a kondenzují (u zemního plynu je teplota 56 stupňů).
Konstrukce a materiály
tradiční kotel?
Jejich design je jednodušší. Výměník tepla je vyroben z litiny nebo oceli a skládá se z trubek uložených naplocho. Zplodiny spalování jsou odváděny přirozeným tahem do komína.
To je zase vyrobeno z tepelně odolného materiálu: nerezové oceli nebo keramiky. Pokud je ve vodorovné části komína sklon, provádí se „směrem od kotle“, aby kondenzát nestékal na zařízení.
Konstrukce a materiály
kondenzační kotel?
Tepelný výměník těchto kotlů je vyroben z nerezové oceli nebo siluminu, je větší než u tradičních kotlů a má složitější tvar. Konstrukce kotle vyžaduje přítomnost dalších zařízení, jako je ventilátor, potrubí pro přívod vzduchu do topeniště z pouzdra a potrubí pro odvod kondenzátu.
Komín je zpravidla koaxiální, to znamená „trubka v potrubí“, vyrobená z tepelně odolného plastu a hliníku. Sklon vodorovné části komína je na rozdíl od tradičních ohřívačů „směrem ke kotli“ – kondenzát se shromažďuje ve výstupním potrubí.
Jak účinnost kotle překročí hranici XNUMX %?
Koeficient účinnosti je poměr tepla přijatého chladicí kapalinou k množství tepla vzniklého při spalování paliva. Nejprve byl brán v úvahu pouze takový ukazatel, jako je měrné spalné teplo paliva. Zároveň nebyla zohledněna tepelná energie obsažená ve vodní páře (vzniklá při procesu spalování).
Kondenzační kotle umožnily využít latentní teplo obsažené ve vodní páře. Tato hodnota u zemního plynu je asi 11 procent. Klasické metody pro výpočet koeficientu teoreticky umožňují získat ukazatel až 111 procent.
Charakteristickým rysem zařízení tohoto typu je, že jejich účinnost může přesáhnout 100 procent. Poslední údaj představuje schopnost paliva produkovat teplo, neboli množství tepla obsaženého ve zplodinách suchého spalování, které neobsahují vlhkost. Celkové množství tepla může mít rozměry, které jsou větší než velikost latentního tepla, se kterým se dříve nepočítalo.
Různé druhy paliva mají také různé skupenské teplo v závislosti na množství vodní páry, která se objeví při spalování. Zemní plyn má například hodnotu 11 %, propan – 9 %, kapalné palivo – 6 %. Podle současných metod může být účinnost teoreticky rovna 111, 109 a 106 procentům. Praktické zkušenosti ukázaly, že ve skutečnosti bude účinnost o 2-4 procenta nižší, než je prakticky možné. Ale i v této situaci to lze považovat za ideální výsledek.
