Parametry kotłów wodnych

11.07.2012

Każdy kocioł można scharakteryzować przez trzy grupy parametrów: robocze, konstrukcyjne i technologiczne oraz eksploatacyjne. Parametry te służą do oceny kotła w kontekście do jego zastosowania i wymagań instalacji odbiorczych.

Każdy kocioł można scharakteryzować przez trzy grupy parametrów: robocze, konstrukcyjne i technologiczne oraz eksploatacyjne. Parametry te służą do oceny kotła w kontekście do jego zastosowania i wymagań instalacji odbiorczych oraz indywidualnych oczekiwań oraz możliwości finansowych inwestora.

Podstawowe parametry robocze:

  • znamionowa moc cieplna wyrażona wzorem:
    Qn=mw cw (tz − tp), gdzie:
    • mw - znamionowy strumień masy przepływającej wody, [kg/s],
    • Cw - średnie ciepło właściwe wody, [kJ/(kg-K)],
    • tz > tp - projektowane (nominalne) temperatury zasilania i powrotu.
    Jest to moc podawana przez wytwórcę, uzyskiwana trwale przy spalaniu paliwa, na które kocioł został skonstruowany.
  • ciśnienie robocze (dopuszczone jest wartością ciśnienia określona przez Organ Dozoru technicznego). Decyduje o wykorzystaniu kotła w określonym układzie hydraulicznym instalacji odbiorczych. Wynika z rozwiązań konstrukcyjnych kotła i zastosowanego materiału,
  • temperatura zasilania i powrotu. Nowoczesne kotły wodne niskotemperaturowe są przewidziane do pracy z temperaturami płynnie zmienianymi w zależności od zapotrzebowania na moc cieplną. Nominalne temperatury zasilania i powrotu wynoszą 100/70°C, 90/70°C, 70/55°C, 60/45°C, 50/35°C, 40/30°C. Kotły kondensacyjne pracują z następującymi temperaturami: 75/60°C, 40/30°C.
  • rodzaj paliwa i jego charakterystyka.
  • pojemność wodna,
    Pojemność wodna jest jednym z bardzo ważnych parametrów decydujących o dynamice regulacji, elastyczności eksploatacyjnej, a także ciężarze kotła. Kocioł o małej pojemności wodnej umożliwia szybki przyrost temperatury wody przy określonym strumieniu ciepła, ma mniejsze gabaryty i małą masę, wyróżnia się małą wrażliwością na kondensację pary wodnej w spalinach, intensywniejszą wymianą ciepła wywołaną większą prędkością przepływu wody i mniejszą skłonnością do odkładania kamienia kotłowego oraz niską stratą postojową związaną z utrzymaniem kotła w stanie gotowości eksploatacyjnej. Zbyt mała pojemność wodna kotła oznacza jednak konieczność częstego włączania i wyłączania palnika przez automatykę, co prowadzi do przyśpieszonego zużycia palnika oraz zwiększenia emisji tlenków węgla i azotu.
  • rodzaj i wymiary przyłączy wody, gazu i spalin,
  • zastosowane technologie wytwarzania i materiały izolacyjne,
  • wymiary i masa kotła.

Podstawowe parametry konstrukcyjne i technologiczne kotłów wodnych

  • stosowane materiały konstrukcyjne. Większość kotłów małej mocy to kotły żeliwne, co wynika z korzystnych właściwości żeliwa m.in. po zastosowaniu odpowiednich dodatków stopowych, wysoka odporność na korozję.
  • rodzaj i odmiana konstrukcyjna,
  • system przepływu spalin i intensyfikacji wymiany ciepła,
  • konstrukcja i wymiary komory spalania: rodzaj palników,

Kotły gazowe mniejszej mocy, praktycznie 10 do 250 kW są budowane głównie z palnikami atmosferycznymi. Najważniejsze zalety kotłów grzewczych z tymi palnikami są następujące:

  • prosta budowa, niższa cena i cicha praca,
  • możliwość pracy z płynnie zmieniającą się temperaturą wody,
  • mała wrażliwość na zmiany składu i ciśnienie spalanego gazu oraz niskie zużycie energii elektrycznej,
  • oddzielenie komina od kotła poprzez ogranicznik ciągu, stąd brak oddziaływania wstecznego spalin na przebieg procesu spalania oraz możliwość suszenia komina w okresie przerwy w pracy kotła.

Palniki atmosferyczne wykonane są ze stali nierdzewnej i wyposażone w różne środki ograniczania emisji tlenków azotu np. pręty chłodzące. Wadą tych palników jest praca z większym i zmiennym nadmiarem powietrza, przez swobodne dosysanie powietrza do kotła. Najnowocześniejsze kotły o mocach 12 - 100 kW są to kotły gazowe jednociągowe wyposażone w palniki kinetyczne z mieszaniem wstępnym, zabudowane w zamkniętych, szczelnych komorach spalania. Powietrze do palników podawane jest małym wentylatorem o zmiennej prędkości obrotowej (palniki o regulacji modulowanej) lub dwubiegowym (palniki dwustopniowe) zabudowanym na palniku. Układ regulacji nadmiaru powietrza kontroluje ilość doprowadzonego gazu, który miesza się całkowicie z powietrzem doprowadzonym z zewnątrz, spoza kotłowni. Palnik zabudowany nad wymiennikiem kieruje płomień i spaliny od góry w dół na wymiennik główny. Jest to przyszłościowe rozwiązanie kotłów małej mocy (np. VIADRUS CLAUDIE).

Podstawowe parametry eksploatacyjne kotłów wodnych

  • sprawność nominalna i znormalizowana (przy dobrym wyregulowaniu palnika) Sprawność kotła wodnego wyraża się wzorem:
    ηk = 100 i sw - sot gdzie:
    sw - strata wylotowa związana z usuwaniem spalin o określonej temperaturze. Stratę wylotową można określić z ilości spalin, ich pojemności cieplnej, różnicy temperatur spalin na wylocie i otoczenia lub wzorem Siegerta w zależności od udziału CO; w spalinach suchych. sot- strata ciepła do otoczenia w granicach 0,2 do 1,8%.
    Najwyższe sprawności mają kotły trójciągowe z palnikiem wentylatorowym 92 - 95%, kotły kondensacyjne 105-107%. Najniższe sprawności mają kotły jednociągowe z palnikami gazowymi atmosferycznymi 88 - 91%. Sprawność kotła netto uwzględnia moc konieczną do napędu wentylatora w palniku.
  • średnioroczna sprawność użytkowa. Jest to sprawność odniesiona do całego okresu eksploatacji systemu uwzględniająca stratę postojową kotła, liczbę godzin eksploatacji palnika i cały okres eksploatacji. Wyraża się wzorem:
    ηuk = ηtk / (1 + ((τr / τp) - 1) (Spost / 100))
    gdzie: ηuk - sprawność znamionowa maksymalna, τr - czas eksploatacji systemu, τp - czas pracy palnika, Spost - strata postojowa związana z oddawaniem ciepła podczas postoju kotła (wyłączenie palnika) i nagrzewaniem kotła po jego ponownym uruchomieniu uwzględniająca również straty w wyniku palenia się płomienia kontrolnego.
    Straty postojowe wynoszą:
    Dla małych kotłów c.o. z palnikami atmosferycznymi 1-5%, duże wartości straty postojowej spowodowane są głównie poborem gazu w palniku zapalającym, dla dużych kotłów z palnikami wentylatorowymi z odcinaniem z klapą połączeń z atmosfera 0,05-0,2%. Średnioroczna sprawność użytkowa decyduje o ekonomii systemu, zależy od właściwego doboru mocy kotłów od przewidywanego obciążenia i zastosowanej określonej automatyki pogodowej.
  • temperatura spalin za kotłem,
  • wielkość emisji N0x, CO, CO2,
  • opór hydrauliczny po stronie wodnej,
  • opór hydrauliczny po stronie spalin,
  • sposób zabezpieczenia przez korozją (stabilizacja i podnoszenie temperatury powrotu),
  • trwałość. Na trwałość duży wpływ mają warunki eksploatacji, a więc zapobieżenie odkładaniu kamienia kotłowego oraz zabezpieczenie przed korozją poprzez stosowanie układów podnoszenia temperatury wody powrotnej (pompa przewałowa, zawór mieszający – patrz katalog schematy kotłowni na CD ROM VIADRUS).

Większość kotłów gazowych mniejszej mocy ma palniki atmosferyczne pracujące pod wpływem naturalnego ciągu kominowego. Są również kotły z tak zwaną zamknięta komorą spalania, kotły te są droższe w stosunku do kotłów z otwartą komora spalania. Zaletą jest to, że do spalania nie pobierają powietrza z pomieszczenia, w którym są zainstalowane, lecz współśrodkowym przewodem powietrzno-spalinowym. Przewodem zewnętrznym zasysane jest powietrze potrzebne do spalania, przewodem wewnętrznym odprowadzanie są spaliny bezpośrednio na zewnątrz budynku. Kocioł turbo można zainstalować w wybranym pomieszczeniu z tym, że można liczyć się z efektami akustycznymi jego pracy. Dopuszcza się wyprowadzenie przez zewnętrzne ściany budynków przewodów powietrzno-spalinowych lub oddzielnych powietrznych i spalinowych od urządzeń z zamkniętymi komorami spalania o mocach nominalnych:

  • do 21 kW w przypadku urządzeń przeznaczonych do pracy okresowej w budynkach jednorodzinnych i zagrodowych,
  • do 5 kW w przypadku pracy ciągłej we wszystkich budynkach.

Wylot powinien znajdować się co najmniej 0,5 m od krawędzi okien.

Najdroższe i najbardziej efektywne (o najwyższej sprawności) są kotły kondensacyjne, w których wykorzystywane jest ciepło skraplania pary wodnej powstałej podczas spalania gazu. Kotły kondensacyjne w porównaniu z konwencjonalnymi charakteryzują się: znacznie rozbudowaną powierzchnią wymiany ciepła, specjalnym usytuowaniem palnika wykluczającym zalanie go przez kondensat, koniecznością zastosowania materiałów odpornych na agresywne działanie kwaśnego kondensatu. Mechanicznym układem odprowadzania spalin oraz konstrukcją przystosowaną do zbierania i odprowadzania kondensatu. Przy urządzeniach o mocy nominalnej do 25kW kondensat może być odprowadzany do domowej instalacji kanalizacyjnej bez dodatkowej neutralizacji. Kotły kondensacyjne można podzielić na:

  • pracujące w systemie zależnym od powietrza pomieszczenia, w którym są zainstalowane,
  • pracujące w systemie niezależnym od powietrza w pomieszczeniu, w którym są zainstalowane.

Kotły kondensacyjne pracujące w niskotemperaturowych systemach c.o. zużywają ok. 15% mniej paliwa niż nowoczesne kotły gazowe tradycyjnych konstrukcji. Mankamentem jest ich wysoki koszt inwestycyjny.

Artykuł na podstawie materiałów firmy Klimosz Sp. z o.o. www.klimosz.pl.

Powrót

Kontakt:

Oddział Kraków
ul. Płk. Dąbka 4
30-832 Kraków

Dział sprzedaży kotłów i materiałów opałowych:

tel: 12 653 23 05
fax: 12 378 91 62

Samochodowy transport krajowy i międzynarodowy:

tel: 12 653 22 78
fax: 12 376 47 04

godziny pracy:

Skład:

poniedziałek-piątek: 7.00-17.00

sobota: 7.00-14.00

Transport

poniedziałek-piątek: 8.00-16.00

Z Nami Wybudujesz i Ogrzejesz