Gazowe kotły kondensacyjne
Kotły kondensacyjne to prawdopodobnie najlepsze i najbardziej efektywne źródła ciepła wykorzystujące gaz ziemny, przynajmniej w tradycyjnym ujęciu. Dzięki przemyślanej konstrukcji uzyskują sprawność przekraczającą 100%.
Na pierwszy rzut oka może się to wydawać przedziwną sztuczką marketingową czy obliczeniową, ale tak oczywiście nie jest. Kotły kondensacyjne z łatwością mogą osiągać sprawność rzędu 105% i więcej, co wynika z zasady ich działania, ale przede wszystkim z przyjętej kiedyś definicji sprawności kotła.
Zacznijmy więc od tego, czym jest sprawność kotła. Co się może wydawać oczywiste, jest to stosunek ilości energii wytworzonej przez kocioł pod postacią ciepłej wody w obiegu centralnego ogrzewania do ilości energii wprowadzonej do kotła w paliwie. Ale jak określa się tę drugą wielkość? Mnożąc ilość spalonego gazu przez jego wartość opałową. A wartość opałowa to, wedle definicji, ilość energii uzyskanej ze spalenia gazu, jeśli schłodzimy spaliny do temperatury początkowej paliwa, ale para wodna w spalinach nie ulegnie skropleniu.
A zatem, sprawność kotła wynosić będzie 100%, jeśli schłodzimy spaliny tak bardzo, jak to tylko możliwe i całą tę energię przekażemy do ciepłej wody grzewczej. Jednocześnie nie wystąpi skraplanie pary wodnej.
Gaz ziemny ma w składzie dużo wodoru. Na jeden atom węgla w cząsteczce metanu (podstawowy składnik gazu ziemnego) przypadają cztery atomy wodoru, więc po jej spaleniu powstaną dwie cząsteczki pary wodnej. Oznacza to zatem, że spaliny będą zawierać dużo pary wodnej, której skroplenie pozwala odzyskać dodatkową energię.
Jak to uczynić? Wyobraźmy sobie, że podpalamy palnik na kuchence gazowej. I ustawiamy na nim garnek pełen zimnej wody. Z początku na bocznej powierzchni garnka, do wysokości poziomu wody, zobaczymy skroploną parę wodną. To właśnie para ze spalania wodoru w gazie ziemnym. Pojawia się jednak tylko na początku, gdy temperatura powierzchni garnka jest najniższa.
Aby możliwe było odzyskanie ciepła ze skroplenia pary wodnej, do kotła musi po prostu trafiać dość zimna woda. Na tyle zimna, by w wymienniku ciepła w kotle mogła zajść ta kondensacja.
I na tym polega klucz do działania kotłów kondensacyjnych. Pracują one na chłodnym czynniku roboczym, co pozwala na odzyskanie prawie całej energii zawartej w paliwie.
Oczywiście konieczna jest w tym celu odpowiednia konstrukcja kotła — duży wymiennik ciepła, wykonany z odpowiednich materiałów, aby nie ulec korozji od kwaśnych skroplin. I odprowadzenie skroplin do kanalizacji.
