Ogrevanje z oljnimi in plinskimi kotli: Izkoristki lahko presežejo sto odstotkov

Glede na vrsto goriva ločimo kotle na trdna, tekoča in plinasta goriva. V specialnih kotlih zgoreva samo ena vrsta goriva, pri kombiniranih pa lahko uporabljamo dve ali več vrst goriv. Prvi imajo večje izkoristke od drugih. Glede na režim delovanja pa ogrevalne kotle razdelimo na visokotemperaturne, nizkotemperaturne (NT-kotli) in kondenzacijske.

Zaradi delovanja v nižjem temperaturnem režimu so izgube s toploto dimnih plinov pri NT- in kondenzacijskih kotlih manjše kot pri visokotemperaturnih. Kondenzacijski poleg toplote dimnih plinov izkoriščajo tudi tisti del toplote, ki se pri zgorevanju goriva pretvori v kondenzacijsko toploto vodne pare, zato lahko njihovi izkoristki presegajo 100 odstotkov. Ta del se pri klasičnih kotlih ne uporabi, temveč se skozi dimnik odvaja v okolico.

Visokotemperaturni kotli

V to skupino sodijo kotli s temperaturo dovodne vode 90 °C in temperaturo povratne vode 70 °C. Temperatura izstopnih dimnih plinov je od 160 do 240° C. Glavni razlog za tako visoko temperaturo vode v kotlu in dimnih plinov je preprečevanje nizkotemperaturne korozije, ki se pojavi, če se dimni plini ohladijo pod točko rosišča. V praksi to pomeni, da temperatura vode v kotlu ne sme pasti pod temperaturo rosišča dimnih plinov, ki je približno pri 47 °C, za kar poskrbi regulacijski člen.

Zaradi velikih toplotnih izgub, ki nastanejo zaradi visoke temperature dimnih plinov, se takšni ogrevalni sistemi opuščajo. Letni ogrevalni izkoristek tudi pri novejših visokotemperaturnih kotlih ne preseže 80 odstotkov, čeprav so nazivni izkoristki tudi do 93-odstotni, temperatura dimnih plinov pa pod 180 °C. Izkoristek se dodatno zniža pri nizkih obremenitvah v prehodnih obdobjih, kar zelo zniža letni ogrevalni izkoristek. Toplotne izgube nastanejo še zaradi oddajanja toplote skozi površine kotla v okolico in ohlajevanja kurišča skozi dimnik, ko gorilnik ne deluje. Prve lahko znašajo tudi do 20 odstotkov pridobljene toplote v ogrevalni sezoni, izgube skozi dimnik pa do 18 odstotkov. Približno 10 odstotkov toplote se izgubi po ceveh do ogreval. Če izvedemo dodatno toplotno izolacijo ovoja zgradbe in obdržimo obstoječi visokotemperaturni kotel, se lahko njegov letni ogrevalni izkoristek zaradi manjše potrebne toplotne moči še poslabša. Prihranek energije, ki ga dosežemo z boljšo toplotno izolacijo, se tako izniči.

Zaradi visokih temperatur vode ti kotli niso primerni za ploskovna ogrevanja, torej talno, stensko, stropno ogrevanje. Običajno se vgrajujejo le še v obstoječe sisteme radiatorskega ogrevanja. V dnevnem prostoru je običajno vgrajena regulacija temperature, ki se prilagaja zunanji temperaturi, v drugih prostorih pa so na radiatorjih vgrajeni termostatski ventil, ki omogočajo lokalno regulacijo. Podatki o obstoječih kotlarnah kažejo, da večina starejših stanovanjskih hiš ni opremljena z ustreznimi regulatorji ogrevanja, saj je kar 75 odstotkov ogrevalnih sistemov reguliranih ročno ali s sobnim termostatom.

Pri zamenjavi kotla ne smemo prezreti, kako bomo z novim kotlom pripravljali sanitarno vodo ter ali je obstoječi ogrevalni sistem primeren, pomembne so tudi dimovodne naprave in regulacija ogrevanja.

Nizkotemperaturni kotli na olje

Ti delujejo v nizkotemperaturnem ogrevalnem režimu, kar pomeni, da je temperatura ogrevalne vode od 40 in 75 °C, odvisno od zunanje temperature. Čeprav ne izkoriščajo kondenzacijske toplote, so zelo učinkoviti in gospodarni, saj so njihovi nazivni izkoristki do 95-odstotni, letni ogrevalni izkoristki pa od 85- do 90-odstotni. Obratujejo brez mešalnega ventila, ker se lahko z vgradnjo ustrezne regulacije temperatura ogrevne vode prilagaja potrebam ogrevalnega sistema. Prednosti takšnih kotlov so višji izkoristki v prehodnem obdobju, manjše izgube toplote v okolico in skozi dimnik ter prav tako manjše onesnaževanje okolja.

Toplotna dimnih plinov je koristna samo do temperature, ki onemogoča pojav kondenzata v odvodu dimnih plinov. Kurišče sodobnega NT-kotla, ki je običajno litoželezno ali iz korozijsko odpornih materialov, ima dvojno steno z vgrajenimi rebri za čim boljši prenos toplote. Temperatura kotlovne vode se lahko brez težav prilagaja zunanji temperaturi. Kotel izklopimo, če toplota ni potrebna, in znova vklopimo iz hladnega stanja, kar občutno zniža porabo goriva.

Pri NT-kotlih imata pomembno vlogo tudi gorilnik in regulacija, ki morata biti skrbno izbrana in načrtovana. Na trgu so na voljo t. i. »unit« izvedbe, ki poleg kotla in gorilnika vključujejo še kakovostno regulacijo, raztezno posodo in obtočno črpalko v dobro izolirani enoti. Vsi elementi so usklajeni tako, da je njihovo delovanje optimalno, vzdrževanje nezahtevno, uporabnik pa ga lahko preprosto nadzoruje. Enota ima lahko vgrajen akumulacijski grelnik ali tudi ploščni prenosnik za pripravo tople sanitarne vode.

Ko so toplotne potrebe majhne, lahko kotel obratuje z manjšo toplotno močjo, zato je zelo priporočljiva vgradnja dvostopenjskih ali moduliranih gorilnikov. Ti so energijsko varčnejši kot gorilniki z enostopenjskim obratovanjem, optimalno zgorevanje lahko dosežemo v vseh obratovalnih režimih, hkrati pa je majhna tudi emisija škodljivih snovi v okolje.

Nizkotemperaturni kotli na plin

Plinski NT-kotli so lahko izdelani v kompaktni ali stenski izvedbi. V prvem primeru združujejo obtočno črpalko za ogrevano vodo, raztezno posodo in digitalno krmiljenje. Zasnova kotla je modulna, kar omogoča dodajanje dveh ogrevalnih krogov in kroga za pripravo sanitarne vode.

Stenski imajo vgrajene atmosferske ali tlačne gorilnike. Atmosferski po injektorskem principu plinu primeša zgorevalni zrak, pri čemer se gorenje plamena nadzira elektronsko. Omogoča kakovostno zgorevanje in nizke temperature plamena, saj se mešanica plina in zraka že pred zgorevanjem optimalno pripravi, tako da je tudi emisija dušikovih oksidov nizka. Izkoristki kotlov so do 95-odstotni.

Tlačni gorilniki se uporabljajo pri večjih močeh in so glasnejši od atmosferske izvedbe. Kotel ima vgrajen gorilnik z moduliranim načinom delovanja, ki se prilagaja trenutnim potrebam po toploti in lahko deluje s 30- do 100-odstotno močjo. V toplejšem ali prehodnem obdobju deluje z manjšo močjo, kar pomeni manjše število vklopov in izklopov gorilnika. Takšno delovanje pomeni velik prihranek goriva, povzroča pa tudi manj emisij ogljikovega dioksida in dušikovih oksidov.

Kondenzacijski kotli na plin

Z ekološkega vidika je plin najprimernejši za uporabo v kondenzacijskih kotlih. Zemeljski plin je kot energent cenejši od utekočinjenega naftnega plina, manjši so tudi investicijski stroški, ker ne potrebujemo rezervoarja z ustrezno napeljavo.

Kotle delimo glede na konstrukcijsko izvedbo, ki je lahko talna ali stenska, in glede na dovod zraka za zgorevanje goriva (atmosferski ali tlačni gorilnik). Pri atmosferskem gorilniku je pretok zraka naraven, pri tlačnem pa je prisilen z ventilatorjem.

Uporabljamo jih za ogrevanje in pripravo tople vode v stanovanjih, etažah in družinskih hišah. Za etažna ogrevanja so primerni plinski pretočni kotli z atmosferskim gorilnikom. Odvod dimnih plinov je lahko naraven, s pomočjo ventilatorja v dimnik ali skozi fasado na prosto. Če prostor, kjer je plinski kotel vgrajen, ne izpolnjuje pogojev glede zadostnega dovoda zraka ali ni ustreznega dimnika, se namesto za odprto odločimo za izvedbo z zaprto ogrevalno komoro, ki deluje neodvisno od zraka.

Projektiranje in vgradnja ogrevalnega sistema na plin je zahtevnejša od vgradnje sistema na olje. Pri izbiri kotla je treba upoštevati toplotne izgube stavbe, tehnične možnosti za vgradnjo in gospodarnost. Projekt za vgradnjo kotla in plinsko napeljavo mora izdelati pooblaščeni projektant, izvesti pa pooblaščeno podjetje.

Če želimo ogrevati in pripravljati toplo sanitarno vodo z enim plinskim kotlom, vgradimo kombinirani stenski obtočni kotel, ki deluje na pretočni ali akumulacijski način. Kotli so primerni za vgradnjo v kopalnico, kuhinjo, predsobo, v družinskih hišah pa jih običajno namestimo v pomožne prostore ali klet.

Za lokalno ogrevanje ne smemo uporabljati plinskih kotlov, ki nimajo urejenega odvoda dimnih plinov. Primerni pa so plinski kotli z atmosferskim gorilnikom, ki zajemajo zrak iz prostora in imajo izveden priključek v dimnik. V prostore, ki nimajo zadostnega dotoka zraka in kjer odvod dimnih plinov skozi dimnik ni mogoč, vgrajujemo kotle z zaprtim zgorevalnim prostorom, ki imajo koaksialni fasadni priključek ali sistem LAS.

V kondenzacijski tehniki je vloga ogrevalnih površin bistveno drugačna kot pri NT-kotlih. Pri slednjih morajo ostati površine »suhe«, pri kondenzacijskih kotlih pa vodna para, ki sestavlja dimne pline, na ogrevalnih površinah kondenzira. Temperatura rosišča vodne pare pri zemeljskem plinu je pri približno 57 °C. Dimni plini in kondenzat se gibljejo v isti smeri, kar omogoča stalno izpiranje ogrevalnih površin z rahlo kislim kondenzatom. Pri režimu ogrevanja 40/30° C in v povezavi z nižjimi temperaturami dimnih plinov (nekaj stopinj nad temperaturo povratne vode), so izkoristki kotlov do 109-odstotni.

Pri klasičnih gorilnikih je presežek zraka zaradi nepopolnega mešanja z gorivom razmeroma velik, da lahko zgori celotna količina goriva, emisije škodljivih snovi pa čim nižje. Toplotne izgube se zaradi tega povečajo, s tem pa je večja tudi poraba goriva. Sodobni kondenzacijski kotli imajo vgrajene sevalne gorilnike in modulirano regulacijo moči. Nadzor nad količino zgorevalnega zraka se izvaja z merjenjem njegove količine. Osnovna elementa regulacije sta sonda za merjenje kisika in nadzorna krmilna avtomatika. Tako se ves čas nadzoruje in vzdržuje stalna vrednost kisika v dimnih plinih ter po potrebi spreminja količina zgorevalnega zraka.

Pri sodobnih kondenzacijskih kotlih so ogrevalne površine izdelane iz posebno oblikovane aluminij-silicijeve zlitine. Razdeljene so na tri značilne toplotne cone gibanja dimnih plinov in za doseganje optimalnih pogojev za izkoriščanje kondenzacijske toplote prilagojene kanalom vodnega dela. Takšna izvedba omogoča, da je prenos toplote čim boljši, izenačene pa so tudi toplotne obremenitve. Izstopne temperature dimnih plinov so le 3 do 5 °C višje od temperature povratne vode. Zaradi stalnega nadzora temperature dimnih plinov ni potreben minimalni pretok ogrevne vode skozi kotel.

Kondenzacijski kotli na olje

Izkoristki najnovejših kondenzacijskih kotlov na olje znašajo do 105 odstotkov. Dimni plini se lahko ohladijo do 35 °C. Delovanje kotla je lahko neodvisno od zraka v prostoru. Gorilnik sesa zrak skozi instalacijski jašek ali koaksialne odvodne cevi za dimne pline. Naprava za nevtralizacijo je sestavni del kotla, zato lahko kondenzat po nevtralizaciji odvajamo v kanalizacijo.

Pri vgradnji kotla na olje ni mogoč priklop na obstoječi dimnik. Običajno je treba postaviti novega, ki mora biti korozijsko odporen proti agresivnemu kondenzatu. Pri kurilnih napravah manjših moči lahko kondenzat odvajamo neposredno v kanalizacijo. Približna letna količina nastalega kondenzata za kotel s toplotno močjo 20 kW in režimom ogrevanja 40/30 °C ter ob upoštevanju 1500 obratovalnih ur znaša 3000 litrov.

Ogrevalni sistemi

Izbira kakovostnih NT- in kondenzacijskih kotlov je velika. Za kotle moči od 12 do 20 kW je treba odšteti od 1500 do 3000 evrov, pomembno pa je izbrati proizvajalca, ki ima zagotovljeno redno vzdrževanje in dobra priporočila. Temelj za izbiro je kakovosten projekt, ki zajema natančen izračun toplotnih izgub zgradbe, pravilno dimenzioniran in izbran ogrevalni sistem z izračunom ustrezne toplotne moči kotla, ustrezno regulacijo, odvod dimnih plinov in pripravo tople sanitarne vode. Letni ogrevalni izkoristek je zelo odvisen od regulacije ogrevalnega sistema, ki poleg tega skrbi za varnost obratovanja. Sodobni sistemi regulacije vključujejo mikroprocesorsko vodene elemente za prilagajanje ogrevalne krivulje zahtevam porabnika in stavbe, s čimer se dosežejo optimalne vrednosti.

Pri kondenzacijskih kotlih je lahko poraba goriva v primerjavi z nizkotemperaturnimi za 10 do 15 odstotkov manjša, v primerjavi s standardnimi kotli pa približno 30 odstotkov in več.

Delo in dom, 19. september 2007