Re: KOCIOŁ CO
i tu jest wytłumaczenie dlaczego warto inwestować w kondensację
Technika kondensacji
Zjawisko kondensacji pary wodnej.
Zjawisko zwišzane z kondensacjš...
rozwiń
i tu jest wytłumaczenie dlaczego warto inwestować w kondensację
Technika kondensacji
Zjawisko kondensacji pary wodnej.
Zjawisko zwišzane z kondensacjš pary wodnej powstajšcej w procesie spalania znane w teorii jest już od dawna. Duży potencjał energii cieplnej (ok. o 11%), który w procesie spalania był dotychczas odprowadzany wraz ze spalinami i bezpowrotnie tracony powodowało, iż stale czyniono starania w kierunku jego wykorzystania Sama idea jest prosta i polega na tym, aby przynajmniej czę�ć ciepła zawartego w spalinach odzyskano poprzez
schłodzenie i wykroplenie pary wodnej w produktach spalania. Jednak wykorzystanie tego procesu w kotłach grzewczych okaże się trudne do pokonania przez około 100 lat.
W każdym procesie spalania jako produkt reakcji powstaje przede wszystkim dwutlenek węgla oraz para wodna. W przypadku gazu ziemnego wyglšda to następujšco:
Przedstawiajšc to w wielkim uproszczeniu można przyjšć, iż z 1m3 gazu i 2m3 tlenu powstaje w przybliżeniu około 1 m3 dwutlenku węgla oraz 2m3 pary wodnej.
Tak więc spaliny powstajšce w gazowym kotle grzewczym składajš się w dużej czę�ci z pary wodnej. Ma ona temperaturę przekraczajšcš 1000C i zawiera z zwišzku z tym dużš porcję energii cieplnej.
Można to zilustrować następujšcym przykładem:
Je�li chcemy zamienić w parę 1 litr podgrzanej wody wstępnie do 1000C, trzeba dodatkowo dostarczyć jeszcze 600Wh energii. Energia ta jest potrzebna po to, aby zamienić wodę z fazy ciekłej w fazę gazowš. Nie przyczynia się ona jednak do podwyższenia temperatury wody, ponieważ nie jest odczuwalna. Stšd też ta czę�ć energii nazywa się ciepłem utajonym lub ukrytym.
W tradycyjnych urzšdzeniach grzewczych ciepło utajone �ucieka� wraz ze spalinami przez komin na zewnštrz i tam zostaje bezpowrotnie stracone. Teoretycznie nie jest problemem wykorzystanie czę�ci ciepła �uciekajšcego� z par wodnych. W praktyce nie jest to jednak wcale takie łatwe.
Je�li schłodzi się parę wodnš w takim stopniu, że na powrót zamieni się w wodę, wyzwala się przy tym duża ilo�ć ciepła. Ciepło to nazywa się �ciepłem kondensacji�. Para wodna skrapla się i opada w postaci kropli, podobnie jak zimne krople wody na zimnych szybach okiennych, Krople te nazywane sš kondensatem.
I dokładnie taki proces zachodzi w kotłach kondensacyjnych. Goršce spaliny schładzane sš do temperatury punktu rosy (poniżej 570C; para wodna ulega kondensacji. Uwalniane jest przy tym ciepło kondensacji, które wykorzystywane jest do celów grzewczych.
Wykorzystanie tego ciepła wymaga jednak rozwišzania kilku problemów technicznych:
� wykraplajšcy się kondensat nie może opadać swobodnie, ponieważ spowodowałoby to okre�lone zakłócenia w pracy kotła (palnika),
� należy zapewnić odpowiednie �rodki pozwalajšce na bezproblemowe odprowadzenie kondensatu z instalacji,
� wszystkie elementy wchodzšce w kontakt z wykraplajšcym się kondensatem nie mogš być wrażliwe na wilgoć i korozję,
� ponieważ spaliny wychodzšce z kotła sš tak silnie schłodzone, naturalna siła ich wyporu nie jest wystarczajšca, co powoduje, że urzšdzenia kondensacyjne muszš być wyposażone w wentylatory spalin lub dmuchawę powietrza.
Zwiększenie sprawno�ci
Prawie całkowite wykorzystanie ciepła spalania podnosi sprawno�ć �redniorocznš urzšdzeń kondensacyjnych -w stosunku do kotłów nieskotemperaturowych około 15-20%. Uzyskuje się to dzięki dodatkowemu odzyskowi ciepła, będšcego wynikiem kondensacji pary wodnej zawartej w spalinach. Oszczędno�ci w stosunku do kotła tradycyjnego mogš dochodzić nawet do 50%. Jest to szczególnie ważne w okresie stale wzrastajšcych cen no�ników energetycznych. Specjalne konstrukcje kotłów kondensacyjnych pozwalajš na obniżenie temperatury spalin poniżej 500C. W nowoczesnych kotłach niskotemperaturowych temperatura ta nie spada nigdy poniżej 110-1300C, tak więc znaczna czę�ć ciepła jest nie wykorzystywana i odprowadzana wraz ze spalinami. Dlatego ze względu na prawidłowe porównanie sprawno�ci różnych typów kotłów, urzšdzenia kondensacyjne charakteryzujš się sprawno�ciš powyżej 100%.
Zalety gazu w technice
spalania kondensacyjnego.
Prawie wszystkie z oferowanych dotychczas urzšdzeń kondensacyjnych sš urzšdzeniami gazowymi. Wynika to ze szczególnych wła�ciwo�ci gazu ziemnego jako �ródła energii:
� udział pary wodnej w spalinach uzyskiwanych przy spalaniu gazu ziemnego jest największy w porównaniu z innymi paliwami. W zwišzku z tym można odzyskać stosunkowo dużo energii cieplnej,
� gaz ziemny zawiera bardzo mało siarki. Łatwa jest dzięki temu neutralizacja kondensatu,
� tam gdzie nie ma możliwo�ci stosowania gazu ziemnego, w pierwszej kolejno�ci należy sięgnšć po gaz płynny - propan.
Rozwój techniki kondensacyjnej
Kotły kondensacyjne nie sš rozwišzaniem zupełnie nowym. Zasady ich działania znane sš już od ponad 100 lat. Ich praktyczne wykorzystanie roz
poczęło się przed około 30 laty wraz z ich zastosowaniem przy podgrzewaniu wody w basenach - kotły �Recitherm�. W konstrukcji tej przeprowadzone jest �rozklapanie� wody w kierunku przeciwnym od kierunku odprowadzenia spalin. Występujšca przy tym wymiana ciepła pomiędzy wodš a spalinami powoduje, że spaliny schładzane sš do punktu rosy, a znajdujšca się w nich para wodna ulega wykropleniu.
Przy urzšdzeniach spalinowych tego typu przekazywanie ciepła odbywa się jednostopniowo - aż do momentu uzyskania kondensacji. Wymiary urzšdzenia ulegajš dzięki temu znacznemu zmniejszeniu. Woda powrotna z instalacji prze
pływa przez wymiennik ciepła w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu gazów spalinowych. W bezpo�rednim obszarze promienia podgrzana woda ponownie opuszcza urzšdzenie i zasila instalację. W konstrukcji tej cały blok urzšdzenia musi być wykonany z materiału odpornego na korozję. Palnik jest tak usytuowany, aby strumień spalin kierowany był w dół. Wykraplajšcy się kondensat nie może zatem opadajšc zagrozić prawidłowej pracy palnika. Dmuchawa służy do stworzenia wyporu spalin znajdujšcych się tutaj po stronie powietrza doprowadzonego do spalania.
Systemy odprowadzania spalin.
Systemy spalinowe do kotłów kondensacyjnych eksploatowane sš zazwyczaj w nadcisnieniu. Ze względu na spadajšcy kondensat muszš być szczelne, a także odporne na korozję i w okre�lonym zakresie na temperaturę spalin. Obecnie wykonuje się je z tworzywa sztucznego, stopów aluminium, stali stopowych, ceramiki oraz ze specjalnego rodzaju szkła.
Przewody spalinowe odporne na wilgoć wprowadzane sš zazwyczaj do istniejšcych kominów lub do specjalnie wykonanych w tym celu szybów. Dlatego też rozwišzanie to przydatne jest w nowym budownictwie, jak również przy modernizacji instalacji grzewczej w starych budynkach. Istnieje rozwišzanie tzw. podwójnej rury, gdzie dwa koncentrycznie umieszczone przewody (spalinowy i doprowadzenia powietrza) zastępujš dotychczasowe kominy murowane.
Szczególnie korzystne
systemy niskotemperaturowe.
Idealny zakres zastosowań dla kotłów kondensacyjnych stanowiš systemy grzewcze niskotemperaturowe, z temperaturami zasilania i powrotu wynoszšcymi 40/300C. W przypadku tym w całym okresie grzewczym kocioł pracuje w warunkach zapewniajšcych kondensację spalin. Również przy temperaturach wyższych osišga się pracę kotła w kondensacji przez 85% okresu grzewczego.
Instalacje grzewcze w starym budownictwie przystosowane sš do jeszcze wyższych temperatur (90/700C). W wyniku zastosowanych przewymiarowanych grzejnikow lub ewentualnych działań wpływajšcych na zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło (izolacja cieplna, poprawienie szczególnie stolarki okiennej) również tego typu instalacje przez duży czas okresu grzewczego mogš pracować w zakresie niskich temperatur, pozwalajšcych wykorzystać efekt kondensacji pary wodnej ze spalin.Najwyższa sprawno�ć w okresie przej�ciowym.
W przeciwieństwie do kotłów tradycyjnych i niskotemperaturowych, kotły kondensacyjne osišgajš najwyższe sprawno�ci nie w zakresie temperatur bardzo niskich, lecz w zakresie zewnętrznych
temperatur przej�ciowych leżšcych w granicach +10 i -50C i przy obcišżeniu cieplnym kotła w granicach 20 -80%. Ponieważ takie warunki pracy występujš najczę�ciej, osišgana jest bardzo
wysoka sprawno�ć �rednioroczna. Do wysokiej sprawno�ci �redniorocznej przyczynijš się również bardzo niskie straty postojowe wynoszšce od 0,2 do 2%.
Budowa kotłów kondensacyjnych.
Kotły kondensacyjne różniš się od kotłów konwencjonalnych przede wszystkim tym, że powierzchnia stosowanego w nich wymiennika ciepła jest dostosowana do cišgłej pracy w warunkach kondensacji. Większo�ć tych urzšdzeń wyposażona jest w dwa wymienniki. Pierwszy z nich schładza spaliny podobnie jak w kotłach tradycyjnych powyżej punktu rosy, w drugim następuje dalsze schłodzenie do temperatury poniżej punktu rosy. Stosowane sš przy tym różne rozwišzania rozmieszczenia wymienników i ich konstrukcji.
inż. Günter Schlagowski
zobacz wątek
