Kotły kondensacyjne u progu zmian przepisów

Nowe pompy, sterowniki …wymagania

Rynek kotłów kondensacyjnych w ostatnich latach ulega znacznym zmianom, których motorem są przede wszystkim zmiany w budownictwie, coraz większy udział budynków energooszczędnych, modernizacja i redukcja strat ciepła w istniejących budynkach. To wszystko sprawia, że oferowane dziś urządzenia to przede wszystkim jednostki dużo bardziej elastyczne i lepiej dopasowane do potrzeb użytkowników i współczesnych instalacji. W bieżącym roku oferta kotłów kondensacyjnych i osprzętu ulega jeszcze większym zmianom. Tym razem głównym powodem są nowe przepisy (głównie dyrektywa ErP). Zaostrzeniu podlegają wymogi w zakresie minimalnej sprawności urządzeń i maksymalnej emisji spalin. W efekcie na rynku mamy do czynienia z dużymi zmianami w ofercie urządzeń. Czasem wprowadzane są nowe modele, a czasem modernizacji podlegają już istniejące. W dalszej części artykułu opisane zostaną wprowadzane w ostatnim czasie rozwiązania, które mają wpływ zarówno na komfort eksploatacji, jak i koszty użytkowania systemu grzewczego oraz ułatwienie pracy instalatora.Nowe pompy w kotłach 

Redukcja zużycia prądu….

Zacznijmy od drobnej, wydawałoby się, zmiany w konstrukcji/wyposażeniu części kotłów. Od sierpnia tego roku te urządzenia, które mają wbudowaną pompę obiegową muszą być wyposażone w pompę energooszczędną. Z pozoru to drobna zmiana. Wydaje się, że największa korzyść dla użytkownika to redukcja zużycia prądu i kosztów z tym związanych. I rzeczywiście, niejednokrotnie redukcja zużycia energii jest bardzo wysoka i zmiana prostej pompy jednostopniowej na pompę energooszczędną z automatyczną regulacją wydajności przynosi w ciągu roku, np.  200-220 zł/rok oszczędności. Jednak spadek kosztów eksploatacji to nie koniec konsekwencji tej zmiany.

…ale i zużycia paliwa

Bardzo ważny jest też wpływ zastosowania pompy z płynną regulacją wydajności na sprawność kotła. Wiele urządzeń jest wyposażonych w automatyczny układ dostosowania wydajności pompy do aktualnej mocy kotła. Dzięki temu utrzymywany jest najniższy przepływ jaki zapewnia prawidłową pracę kotła. Jest to realizowane z reguły poprzez kontrolę różnicy temperatury pomiędzy zasilaniem, a powrotem. Jest ona utrzymywana na względnie wysokim poziomie rzędu 20-23 czy nawet 25 K. Dzięki temu temperatura powrotu do kotła jest niska i w spaliny w ostatniej części wymiennika ciepła (do której trafia woda z powrotu instalacji) są maksymalnie schłodzone, a dzięki temu jeszcze lepiej wykorzystujemy zawartą w nich energię.

To rozwiązanie jest szczególnie ważne w instalacjach wyposażonych w sprzęgło hydrauliczne, w których w obiegu kotłowym występują niskie opory hydrauliczne. Zastosowanie w takim przypadku kotła z prostą pompą jednostopniową powoduje, że szczególnie podczas pracy palnika z niską mocą różnica temperatury pomiędzy zasilaniem, a powrotem jest bardzo niska i skuteczność wykorzystania efektu kondensacji również. To z pewnością było dla wielu osób niepokojące w instalacjach ze sprzęgłem hydraulicznym czy zbiornikiem buforowym. Teraz możemy powiedzieć, że w przypadku kotła wyposażonego w automatyczną regulację wydajności pompy ten problem nie występuje. Możemy swobodnie korzystać z zalet układu ze sprzęgłem hydraulicznym nie obawiając się spadku sprawności kotła czy kotłów w stosunku do układu zasilania bezpośredniego, ale…

…nie zawsze sprzęgło będzie potrzebne

Dalsze konsekwencje zastosowania pomp energooszczędnych w kotłach to czasem wręcz możliwość uproszczenia instalacji i rezygnacji z części wyposażenia kotłowni. Dawniej, gdy w kotłach stosowano głównie proste pompy jedno- i dwustopniowe były to modele dopasowane „na styk” do mocy i parametrów kotła.

Dziś często stosowane w kotłach pompy energooszczędne mają znacznie większe możliwości, a przede wszystkim wyższe ciśnienie dyspozycyjne. Może się, więc okazać, że stosując stary model kotła z tradycyjną pompą musieliśmy np. do zasilania ogrzewania podłogowego o dużej powierzchni zastosować dodatkową pompę i sprzęgło, by zapewnić wymagany przepływ w instalacji. Dziś często okaże się, że wystarczy zasilić ogrzewanie podłogowe bezpośrednio z kotła. Widać więc, że ta z pozoru prosta zmiana wyposażenia kotła może mieć duży wpływ na kształt instalacji, a przede wszystkim koszt inwestycyjny, ale i późniejsze koszty eksploatacji.

Oczywiście zanim zrezygnujemy ze sprzęgła musimy zawsze sprawdzić czy dokumentacja kotła nie wymaga zastosowania takiego rozwiązania oraz czy rzeczywiście ciśnienie dyspozycyjne pompy pozwala zapewnić wymagany przepływ przy uwzględnieniu oporów hydraulicznych instalacji. Niezbędnym elementem pozwalającym na takie porównanie jest projekt instalacji ogrzewania podłogowego z podaną wartością wymaganego przepływu i obliczonymi oporami hydraulicznymi. Z praktyki widać, że coraz częściej jest możliwość bezpośredniego zasilenia z kotła instalacji podłogowej o powierzchni nawet 150-200 m2, szczególnie w budynkach energooszczędnych, gdzie z uwagi na niskie straty ciepła obiektu względnie niski jest również wymagany przepływ w instalacji.

Jak widać ta z pozoru drobna zmiana wyposażenia może znacząco ułatwić montaż kotłowni i zredukować zarówno koszty inwestycyjnej, jak i koszty eksploatacji. Wiele kotłów na rynku już od dawna było wyposażonych w tego typu pompy, a teraz ten standard został wprowadzony do wszystkich modeli wyposażonych w pompę.

Uwaga na dobór pompy montowanej poza kotłem

W przypadku kotłów o nieco większej mocy nierzadko pompa obiegowa występuje jako osprzęt montowany poza kotłem. Często kocioł jest wyposażony w układ automatycznej regulacji wydajności pompy, a czasem też układ kontroli przepływu. W takim przypadku nie można zastosować w instalacji dowolnej pompy. Powinien to być model dedykowany do danego kotła, który będzie mógł być sterowany przez automatykę kotła. Dzięki temu po pierwsze unikniemy kłopotów z wykryciem odpowiedniego przepływu, a poza tym będziemy mogli korzystać z zalet dostosowania wydajności pompy do aktualnej mocy.

Częstym błędem jest stosowanie pompy obiegowej dobranej orientacyjnie, a wręcz „na oko” co niestety nie zawsze pozwala zapewnić wymagany przepływ, a czasem wręcz powoduje awaryjne wyłączenia kotła spowodowane zbyt niskim przepływem czy skokiem ciśnienia podczas startu. Z pewnością czasem musimy zastosować tańszy model pompy, ale zawsze musi on zapewniać odpowiednie parametry.

Pompa, a sprawność kotła

Wg nowych przepisów, które zaczną obowiązywać od 26 września, producent określając sprawność kotła będzie musiał uwzględnić w ostatecznym wyniku nie tylko wykorzystanie energii zawartej w spalanym paliwie, np. gazie, ale też zużycie energii elektrycznej do zasilania osprzętu, czyli między innymi pompy.

Sprawność będzie teraz odnoszona nie do wartości opałowej paliwa, a do całkowitej ilości energii, czyli ciepła spalania. W związku z tym w dokumentacji kotła wartość sprawności będzie już niższa od 100%. Teoretycznie, gdyby uwzględniono tylko skuteczność spalania i wykorzystania energii dostarczanego do kotła paliwa współczynnik sprawności wynosiłby około 98-99%. Finalnie jednak w instrukcji znajdziemy niższą wartość, a to dlatego, że producent musi uwzględnić jeszcze wpływ zużycia prądu przez osprzęt kotła.

Można, więc powiedzieć, że podana wartość sprawności będzie oznaczała stopień wykorzystania energii pierwotnej w spalanym gazie i paliwie zużywanym w systemie energetycznym do produkcji energii elektrycznej.
Na tym tle ważne są parametry pompy obiegowej. Im wyższa jest jej sprawność i niższe zużycie prądu tym wyższy będzie współczynnik sprawności kotła.

Zmiany w konstrukcji kotłów ułatwiające montaż – kotły kompaktowe

Kompaktowy dom – kompaktowy kocioł

Od lat na naszym rynku dostępne są kompaktowe kotły kondensacyjne z wbudowanym zasobnikiem c.w.u., najczęściej ładowanym warstwowo. Jest to oferta wychodząca naprzeciw oczekiwaniom współczesnego budownictwa, w którym coraz większą rolę odgrywa skuteczne wykorzystanie powierzchni zabudowy. W kompaktowych domach o niedużej powierzchni korzystnym rozwiązaniem jest właśnie zastosowanie kotła, który w jednej obudowie zawiera mini kotłownię. Nie musimy więc osobno wygospodarować miejsca na zasobnik i kocioł, a coraz częściej nie musimy również troszczyć się o dodatkowy osprzęt. Jeszcze niedawno typowym widokiem było naczynie wzbiorcze obok podgrzewacza wody. Dziś coraz częściej naczynia wzbiorcze zarówno do instalacji c.o., jak i wody użytkowej są wbudowane w kotle. Podobnie jest z pompą cyrkulacyjną do c.w.u. Co prawda raczej nie jest ona dostarczana jako fabryczne wyposażenie kotła, ale za to jest możliwość zabudowy pompy w kotle, przez co oszczędzamy przestrzeń w pomieszczeniu.

Obsługa kilku obiegów grzewczych

Bardzo popularnym rozwiązaniem w polskich domach jest podział instalacji na dwa obiegi, np. grzejniki na piętrze i ogrzewanie na parterze. Przyczyny tego stanu rzeczy są różne. Czasem użytkownicy obawiają się zastosowania ogrzewania podłogowego w sypialniach, czasem nie chcą lub nie mogą zastosować tego rozwiązania z powodu konstrukcji stropu, a niekiedy chcą mieć możliwość niezależnej regulacji temperatury w strefie nocnej i dziennej domu. Do niedawna dla zrealizowania oczekiwań inwestorów niezbędne było zastosowanie szeregu elementów, np. sprzęgła hydraulicznego, rozdzielaczy i osobnych zestawów pompowych oraz oczywiście automatyki. Do tego większość lub wszystkie te elementy były montowane poza kotłem, zajmując tym samym dodatkową przestrzeń w domu i stanowiąc czasami wątpliwą ozdobę ścian. Dziś coraz częściej możemy rozbudować instalację i zapewnić zasilanie i regulację dwóch niezależnych stref bez potrzeby montażu szeregu elementów poza kotłem. Cały osprzęt do tego celu można w wielu kotłach zamontować pod obudową. Finalnie z kotła wystają jedynie rury zasilające i powrotne do połączenia z dalszą częścią instalacji. Jest to bardzo estetyczne i czasami wręcz tańsze rozwiązanie dla inwestora ponieważ montaż tego typu osprzętu może zająć czasem kilkadziesiąt minut zamiast całego dnia.

Również z kolektorami

Jeśli inwestor jest zainteresowany wykorzystaniem energii słonecznej, ale nadal chciałby ograniczyć do minimum przestrzeń do zamontowania kotła i osprzętu to nadal korzystnym rozwiązaniem mogą być niektóre kompaktowe kotły kondensacyjne. Część z nich występuje w wersji z wbudowanym zasobnikiem c.w.u. o większej pojemności, np. 170-200 l i osprzętem do współpracy z kolektorami czyli sterownikiem, pompą obiegową, rotametrem, a czasem też naczyniem wzbiorczym i zaworem mieszającym termostatycznym do ochrony użytkowników przed poparzeniem. Tak wyposażony kocioł wystarczy dosunąć do ściany i połączyć z instalacją wodną, solarną i grzewczą, a potem jedynie uruchomić. Jest to bardzo wygodne rozwiązanie, które pozwala w szczególny sposób zredukować liczbę urządzeń i osprzętu w pomieszczeniu, w którym montujemy kocioł. Zamiast osobnego kotła, zasobnika, grup pompowych do zasilania dwóch obiegów, grupy pompowej solarnej, trzech naczyń wzbiorczych, termostatycznego zaworu mieszającego i innych urządzeń w pomieszczeniu widzimy jedną estetyczną obudowę, która kryje w sobie całe niezbędne wyposażenie.
Oprócz estetyki takie rozwiązanie pozwala również zredukować straty ciepła z instalacji ponieważ w kotłach kompaktowych z reguły podgrzewacz wody jest znacznie lepiej izolowany niż w przypadku osobnego zbiornika. Podobnie rury, po pierwsze są o wiele krótsze, a poza tym często dobrze izolowane.

Wiszące kotły kondensacyjne

Szerokie możliwości

Niezależnie od tego jak szeroka byłaby oferta kotłów kompaktowych, nie ma możliwości, by były to rozwiązania odpowiednie do wszystkich rodzajów instalacji. Wiadomo, że potrzeby użytkowników są różne. Czasem wymagana jest jedynie modernizacja instalacji czy rozbicie inwestycji na etapy, w których np. najpierw wymieniamy stary kocioł, pozostawiając istniejący zasobnik. Za kilka zaś lat przychodzi kolej i na wymianę zasobnika. W takich przypadkach idealnie sprawdzają się wiszące kotły kondensacyjne, oferowane na rynku w bardzo szerokim zakresie mocy i wyposażenia. Zarówno w wersji jednofunkcyjnej do współpracy z zasobnikiem, jak i dwufunkcyjne. Oczywiście również w tym segmencie w ostatnich latach zaszły zmiany.

Dostosowanie do potrzeb współczesnego budownictwa

Dzisiejsze kotły kondensacyjne mają znacznie szerszy zakres regulacji mocy co pozwala połączyć „ogień z wodą”, czyli zasilać instalację c.o. z niską mocą, a w razie potrzeby znacząco zwiększyć moc dla szybkiego podgrzania wody w zasobniku.
Poza tym podobnie, jak w przypadku kotłów kompaktowych urządzenia, wisząc ulegają ciągłej „miniaturyzacji” przez co współczesny kocioł jest czasami gabarytowo mniejszy od starego „piecyka łazienkowego”. Ułatwia to montaż i zapewnia estetyczny wygląd, szczególnie, gdy musimy zamontować kocioł, np. w łazience czy kuchni.

Elastyczne rozwiązania

Nie zawsze jednak rozwiązanie, które zastosujemy, np. na etapie budowy domu okaże się perspektywiczne. Przykładowo zastosowaliśmy małej mocy kocioł dwufunkcyjny, który podgrzewa wodę w sposób przepływowy, a w międzyczasie wykończyliśmy poddasze i drugą łazienkę. Wówczas może się okazać, że komfort korzystania z ciepłej wody w kuchni i np. dwóch łazienkach będzie niski. Z pewnością jednak nie warto wymieniać kotła tylko z tego powodu. Na szczęście współczesna oferta kotłów kondensacyjnych i osprzętu pozwala rozwiązać również ten problem. W wielu przypadkach można zastosować dodatkowy zasobnik c.w.u. do kotła dwufunkcyjnego, zapewniając w ten sposób możliwość równoległego korzystania z ciepłej wody w kilku punktach poboru. W tym celu możemy znaleźć na rynku szereg rozwiązań od zasobników montowanych jako „plecy” za kotłem, aż po zasobniki montowane poniżej lub obok kotła, często w estetycznej, bliźniaczej obudowie.

Redukcja strat ciepła, redukcja zużycia energii i wody

Przy okazji warto wspomnieć o tym, że z uwagi na nowe wymagania w zakresie sprawności urządzeń oferta zasobników większości producentów jest aktualnie rozbudowywana i zmieniana. Główny kierunek jaki możemy zobaczyć to przede wszystkim redukcja strat ciepła z zasobnika poprzez zastosowanie grubszej warstwy izolacji, czy też użycie innych materiałów izolacyjnych, a także izolowanie króćców i rur łączących zasobnik z kotłem. To z pewnością bardzo dobry kierunek, szczególnie w kontekście wysokiego udziału zużycia energii na potrzeby c.w.u. w coraz lepiej izolowanych, współczesnych budynkach. Jeśli przeanalizowalibyśmy wartości strat ciepła z zasobników oferowanych kilka lat temu i dziś, to możemy nawet natknąć się na przypadku redukcji zużycia energii na utrzymanie w zasobniku stałej temperatury wody o 30-40%. Oczywiście w praktyce efekty będą zależały nie tylko od tego jaki rodzaj zasobnika zastosujemy, ale przede wszystkim od tego, czy cała instalacja ciepłej wody i cyrkulacji zostanie odpowiednio zaizolowana, a czas pracy pompy cyrkulacyjnej zredukowany do rzeczywistych potrzeb użytkowników.

Coraz częściej stosowane są rozwiązania, w których praca pompy cyrkulacyjnej jest powiązana z kontrolą obecności użytkowników w łazienkach. Stosowane są w tym celu czujniki ruchu, czy też proste przyciski do wyzwolenia jednorazowej pracy pompy cyrkulacyjnej ukryte, np. pod umywalkami. Korzystając z takiego osprzętu, możemy zredukować czas pracy pompy cyrkulacyjnej nawet do kilkudziesięciu czy kilkunastu minut dziennie. Wystarczy, że pierwsza osoba rano wciśnie przycisk, a pompa włączy się na kilka minut przetłaczając ciepłą wodę przez instalację. O ile tylko jest ona dobrze izolowana to praktycznie rano, przed pracą nie ma już potrzeby dalszej pracy pompy, a wieczorem znowu możemy uruchomić ją raz czy w razie potrzeby kilka razy.

Wiele osób korzysta z tego typu możliwości jakie daje automatyka wielu kotłów kondensacyjnych, oszczędzając w ten sposób wodę, ale i energię elektryczną oraz gaz do podgrzewania wody użytkowej. Dla osób, które nie chcą korzystać z jakichkolwiek włączników oczywiście jest możliwość zastosowania zamiast nich czujników ruchu, które uruchomią cyrkulację po stwierdzeniu obecności użytkowników w łazience czy kuchni.

Zapraszamy do pobrania pełnej wersji artykułu w wersji PDF

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 4/2017 6/2016 2/2016