Sprawność kotła kondensacyjnego: powyżej 100 proc. Jak to możliwe?

Sprawność tradycyjnych kotłów niekondensacyjnych utrzymuje się w przedziale 94-96 proc. Kotły kondensacyjne osiągają sprawność wyższą o minimum 10 proc. - w tych najlepszych może ona wynosić aż 109 proc. Według praw fizyki oznaczałoby to, że oddają więcej energii, niż zawiera dostarczone do nich paliwo – choć oczywiście nie jest to prawda. Sprzeczność ta jest wynikiem nieścisłej definicji sprawności kotła, która jest odnoszona do wielkości zwanej wartością opałową paliwa, a nie do całkowitej ilości energii powstającej przy spalaniu paliwa, zwanej ciepłem spalania. Dlatego różnica w sprawności kotłów wynika z możliwości pozyskiwania dodatkowej energii, która zostaje uwolniona poprzez kondensację party wodnej.

Tradycyjne niekondensacyjne kotły nie wykorzystują całkowitej energii zawartej w spalanym w nich paliwie. Część energii zwana ciepłem utajonym bezpowrotnie wytraca się z parą wodną wraz ze spalinami. Aby do ogrzewania wody w kotle zostało wykorzystane także ciepło utajone, para wodna w spalinach musi się wykropić, ponieważ w tym procesie uwalniana jest energia. Stąd w kotłach kondensacyjnych dzięki schładzaniu spalin wykrapla się para wodna - oddając dodatkowe ciepło, które dotychczas było bezpowrotnie tracone przez komin.

W przypadku tradycyjnych kotłów kondensat o kwaśnym odczynie działałby korozyjnie na standardowe powierzchnie grzewcze kotła, wykonane ze stali czy też żeli. Dlatego też projektuje się kotły o odpowiedniej konstrukcji wraz z wysoko wydajnym wymiennikiem ciepła, gdzie spaliny schładzane są do temperatury punktu rosy, w której wykrapla się z nich para wodna. W praktyce wynosi ona ok. 56°C w przypadku spalin z kotłów zasilanych gazem ziemnym i ok. 52°C – w przypadku spalin z kotłów na gaz płynny. Najniższą temperaturę wykraplania pary wodnej odnotowuje się w kotłach olejowych i wynosi ona ok. 47°C. Kotły kondensacyjne olejowe z powodu niższej zawartości pary wodnej powstającej przy spalaniu oleju opałowego uzyskują mniejszą sprawność niż w przypadku kotłów gazowych – ich maksymalna sprawność wynosi 104 proc.

Obecnie w niektórych krajach przyjęto nowe zasady obliczania sprawności, gdzie za 100 proc. przyjęto ciepło zawarte w spalinach i parze wodnej (ciepło spalania zamiast wartości opałowej). Wówczas kocioł kondensacyjny osiąga sprawność do 98 proc., a nowoczesny niskotemperaturowy zazwyczaj nie więcej niż 85 proc. Niezależenie od przyjętej w danym kraju metodyki wyznaczania sprawności kotłów, efekt zastosowania kotła kondensacyjnego w porównaniu z tradycyjnym pozostaje taki sam.

Kotły kondensacyjne, podobnie jak te niekondensacyjne mają duży zakres regulacji - mogą ogrzewać wodę do 85°C, jednak najwyższą sprawność uzyskają, gdy temperatura ta jest niższa. Wynika to z faktu, że spaliny są schładzane przez wodę wracającą z instalacji do kotła, więc konieczne jest, aby temperatura ta była odpowiednio niska. Z tego powodu parametry wody grzewczej w instalacji c.o. zasilanej przez kocioł kondensacyjny są znacznie niższe niż w instalacji z kotłem tradycyjnym, a to z kolei ma wpływ na całą instalację: wielkość grzejników, średnice rur i armatury, parametry pompy obiegowej. Stąd rodzaj kotła powinno się wybierać na etapie projektowym instalacji.

Autor: Damian Czernik