Kotły na gaz i na olej

W kotłach olejowych palnik wyposaża się z reguły w podgrzewacz, w którym paruje olej i spalanie dzięki temu przebiega podobnie jak w przypadku gazu. Dostępne są także konstrukcje dwupaliwowe (olej/ gaz).

Gazowy palnik atmosferyczny (inżektorowy) działa na zasadzie znanej nam choćby z kuchenki. Gaz wypływający z dyszy miesza się z otaczającym ją powietrzem. W palniku nadmuchowym (ciśnieniowym, wentylatorowym) natomiast dozowane są oba składniki: gaz i powietrze. Umożliwia to precyzyjne dobranie właściwych ich proporcji.

O

Widok kotła z otwartą komorą spalania, po zdjęciu obudowy (fot. Chaffoteau et Maury)

becnie standardem stały się palniki modulacyjne.

Komora spalania może być otwarta lub zamknięta. Przy tej pierwszej powietrze jest pobierane z pomieszczenia. W miarę postępu spalania muszą napływać kolejne jego ilości. Stawia to pewne wymagania wobec systemu wentylacyjnego. Dopływające powietrze jest przy tym zimne, co powoduje straty energii w pomieszczeniu.

Przy zamkniętej komorze spalania powietrze jest zasysane specjalną rurą wyprowadzoną na zewnątrz. Druga, odprowadzająca spaliny, zazwyczaj jest w niej umieszczona współosiowo. Spotyka się jednak również rozwiązania, w których biegną one niezależnie.

Kotły na gaz i na olej z zamkniętą komorą spalania są wyposażone w wentylator, wymuszający odprowadzanie spalin i zasysanie powietrza. Ciąg naturalny, spowodowany różnicą temperatur przy wlocie i wylocie przewodu odprowadzającego spaliny, byłby nieskuteczny.

Jeden z głównych produktów spalania w interesujących nas kotłach to woda, oczywiście w postaci pary. Przy wysokiej temperaturze spalin (zwykle około 160°C) uchodzi ona do atmosfery. Jeżeli jednak te spaliny ulegną schłodzeniu, wykropli się, oddając przy tym sporo dodatkowego ciepła. Wykorzystano to w kotłach kondensacyjnych, inaczej zwanych kotłami głębokiego schładzania.

Ze względów ekonomicznych i ekologicznych dąży się do możliwie pełnego wykorzystania nośników energii. Dlatego kotły kondensacyjne zdecydowanie opanowują rynek. Przy wyborze konkretnego urządzenia trzeba pamiętać, że niektóre firmy przeszły na nowy system oznaczania sprawności. Odnoszą ją nie do standardowej wartości opałowej, lecz do ciepła spalania.

Sprawność wtedy przybiera wartości poniżej 100%. Większość jednak pozostała przy systemie tradycyjnym. Tak więc zapoznając się z parametrami kotła, trzeba się upewnić, w odniesieniu do czego została podana sprawność. Czasem może się okazać, że 97% to więcej niż 104%.

Widok kotła z zamkniętą komorą spalania, po zdjęciu obudowy (fot. Chaffoteau et Maury)

Technika kondensacyjna ma swoje wymagania. Sam kocioł i przewód spalinowy muszą się odznaczać szczególną odpornością na skropliny, mające odczyn kwaśny. Niezbyt silny, porównywalny do octu, ale jednak wystarczający do oddziaływania korozyjnego. Trzeba też zapewnić odpływ tych skroplin. W instalacji domowej powstaje ich niewiele, około 20 l na dobę. Tę ilość można bezpiecznie wprowadzić do sieci kanalizacyjnej.

Ciepło z gorących spalin musi zostać przekazane wodzie grzewczej lub użytkowej. Służy do tego wymiennik ciepła.

Na rynku urządzeń grzewczych dostępna jest szeroka gama podgrzewaczy elektrycznych, których pojemność wynosi od 100 dm3 do około 1 m3. Mogą być montowane w pozycji poziomej (leżącej) i współpracować z kotłem stojącym na podgrzewaczu lub w pozycji stojącej i współpracować z kotłem wiszącym.

W zależności od mocy grzewczej wężownicy urządzenia te mogą przygotować c.w.u. w ilości od około 500 do ponad 2000 l/h. Ze względu na rosnącą popularność kolektorów, producenci urządzeń grzewczych oferują również podgrzewacze z dodatkowym wymiennikiem ciepła. Jest to produkt przeznaczony specjalnie do współpracy z kolektorami.

Gdy nie ma możliwość doposażenia kotła jednofunkcyjnego w podgrzewacz c.w.u., alternatywnym rozwiązaniem jest montaż podgrzewaczy bezpośrednio w punktach poboru ciepłej wody (elektryczne podgrzewacze przepływowe) lub montaż podgrzewacza wielopunktowego np. w łazience lub kuchni (gazowy podgrzewacz przepływowy lub pojemnościowy podgrzewacz elektryczny popularnie nazywany termą). Podgrzewacze jednopunktowe mają zazwyczaj moc kilku kW i stosowane są w budynkach o małej liczbie miejsc poboru wody lub w domkach letniskowych.

Podgrzewacze wielopunktowe zapewniają ciepłą wodę przez cały rok. Kilkuosobowa rodzina może zdecydować się np. na przepływowy podgrzewacz gazowy o mocy do 20 kW, który przy dość dużym zapotrzebowaniu na wodę do kąpieli i zmywania pozwoli na uzyskanie komfortowej temperatury.

Innym rozwiązaniem może być elektryczny podgrzewacz pojemnościowy, który podgrzewa i magazynuje wodę. W domach jednorodzinnych stosuje się najczęściej podgrzewacze o pojemności 80-300 l (w zależności od liczby domowników, ilości miejsc poboru i rodzaju urządzeń sanitarnych).

Zasada działania kotła kondensacyjnego

Istotną cechą jest moc kotła. W przypadku urządzenia jednofunkcyjnego dobieramy ją - co oczywiste - do wielkości domu i jego izolacyjności. Przy dwufunkcyjnym, musimy też wziąć pod uwagę liczbę domowników. Orientacyjnie można przyjąć, że przy standardowej wysokości pomieszczeń 2,5 m, na 1 m2 domu poprawnie ocieplonego potrzeba około 70 W.

Możemy więc przyjąć, że wraz z funkcją ogrzewania wody użytkowej wymagania przeciętnego domu jednorodzinnego zaspokaja kocioł o mocy 23-26 kW. Dla domu nieocieplonego zapotrzebowanie może być nawet półtorakrotnie większe. Wiele jeszcze zależy od tego, w jakiej strefie klimatycznej dom stoi. Musimy się zdać na projektanta, który dokona odpowiednich obliczeń.

Ta moc teoretyczna w pełni zostanie wykorzystana, jak wspomnieliśmy, zaledwie przez kilkanaście dni w roku. Przez ponad 90% sezonu kocioł pracuje pod obciążeniem niepełnym. Szacuje się, że w naszych warunkach jego moc w ciągu roku jest średnio wykorzystywana w 43%. Lepiej więc wybrać kocioł nieco mniejszy, o mocy nawet o 10% niższej, i podczas silnych mrozów mieszkanie dogrzewać w inny sposób.

Lub przecierpieć. Ciepła potrzebujemy raz więcej, raz mniej. To się zmienia zarówno w okresach długich (zima - lato), jak i doraźnie (otworzyliśmy na oścież okno - albo przez zamknięte ostro grzeje zimowe niskie słońce). Napisaliśmy wcześniej, że chwilową moc nowoczesnych palników można płynnie regulować. Nie musimy się tym zajmować my. Robi to za nas automatyka. Kotły na gaz i na olej współpracują z nią idealnie.

Podstawowy i najprostszy układ sterujący to czujnik zainstalowany w pomieszczeniu. Stałą zadaną temperaturę utrzymuje wysyłając do palnika odpowiedni sygnał: grzać mocniej, grzać słabiej. System grzewczy jednak ma pewną bezwładność cieplną.

Po zmniejszeniu płomienia jakiś czas jeszcze rurami płynie woda cieplejsza. Po zwiększeniu, trochę potrwa, zanim się ona nagrzeje. Rozpiętość tych wahań będzie tym mniejsza, im lepiej poziom pracy kotła będzie odpowiadał warunkom zewnętrznym.

Toteż układy bardziej wyrafinowane są wyposażone w tzw. automatykę pogodową - do układu sterowania kotłem trafiają także dane z czujnika umieszczonego na zewnątrz. Odpowiednio zaprogramowany mikroprocesor na podstawie wszystkich informacji ustala najlepszy sposób grzania, m.in. koryguje parametry pracy kotła z wyprzedzeniem, jeżeli następują zmiany temperatury zewnętrznej.

Automatyka pogodowa pozwala też ograniczać wpływ czynników przypadkowych, np. otwarcie zimą okna w pobliżu czujnika. "Oszukany" tym silnym schłodzeniem, dałby niepotrzebne polecenie "grzać ostro". Automatyka pogodowa go uspokoi.

Napisaliśmy: zadana stała temperatura. Ale przecież stała ona nie musi być na zawsze. W przyjemnym cieple chcemy wieczorem oglądać telewizję. Ale po co ma tak grzać, kiedy w domu nikogo nie ma? Dlatego kotły na gaz i na olej wyposaża się zwykle w programatory czasowe, pozwalające nastawiać pożądaną temperaturę na różne części doby. Mogą też być różne dla każdego dnia tygodnia.

Dość powszechnie np. ustawia się na dni powszednie przełączenie o szóstej rano z niższej temperatury nocnej na dzienną i ponowne jej obniżenie o dziewiątej, kiedy wszyscy już są poza domem, po czym ponowne podwyższenie o drugiej po południu, by domownicy wracający z pracy czy ze szkoły wchodzili do mieszkania ciepłego; w soboty i niedziele na temperaturę dzienną przestawia się tylko raz, nieco później.

W przypadku kotłów dwufunkcyjnych można również nastawiać temperaturę wody użytkowej. W połączeniu z nowej generacji wymiennikami ciepła oraz szybkim systemem zapłonu elektronicznego, układ daje pewność, że w punktach czerpania natychmiast uzyskamy wodę o temperaturze stałej, wahającej się w przedziale ±0,5°C.

Innym ciekawym rozwiązaniem jest przełącznik trybu przygotowania ciepłej wody użytkowej z komfortowego (ciepła woda o nastawionej temperaturze jest do dyspozycji natychmiast) na oszczędny z opóźnieniem, ale bez marnotrawnego utrzymywania gotowości kotła).

Automatyka służy nie tylko łączeniu komfortu z oszczędnością. Istotnym jej elementem są różnego rodzaju zabezpieczenia. Chronią np. przed wypływem gazu w przypadku braku płomienia, zanikiem ciągu w kominie i cofaniem się spalin do pomieszczenia, przegrzaniem wody i wieloma innymi zagrożeniami.

Jak widać, nowoczesny kocioł może prawie wszystko. Teoretycznie powinniśmy raz go nastawić i zapomnieć, że istnieje. Lepiej się jednak co jakiś czas dowiedzieć, co się z nim dzieje. Toteż wyposaża się go w różne wskaźniki, informujące o stanie urządzenia i o ewentualnych defektach jego pracy. Miewają postać zespołu diod lub - coraz częściej - wyświetlaczy ciekłokrystalicznych. Umieszcza się je nie tylko na odpowiednim zespole kotła, ale także na pilocie, coraz powszechniej wykorzystywanym do zdalnego sterowania pracą urządzenia.