Kondenzációs kazánok
2002/7-8. lapszám | VGF&HKL online | 5065 |
Figylem! Ez a cikk 24 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A technikai fejlődés – magától értetődően – a fűtőberendezések területén is nagy léptekkel halad. A gyártók egyre hatékonyabb, komfortosabb készülékeket igyekeznek kifejleszteni, hogy megtartsák, illetve erősítsék a piacon elfoglalt helyüket. Ennek a versenynek ez egyik – már nem is olyan új – gyümölcse a kondenzációs kazán. A berendezések alapjául szolgáló elv régóta ismert, de a gyakorlatban történő alkalmazása – számos ok miatt (melyekről a továbbiakban bővebben is lesz szó) – csak az elmúlt évtizedben vált általánossá.
Az érdeklődés növekedésével sok félreértés, tévhit és pontatlanság merült fel ezekkel a készülékekkel kapcsolatban, ezért a következőkben összefoglaljuk a kondenzációs kazánok működési elvét, kialakításuk fő szempontjait, a hozzájuk kapcsolódó fűtési rendszerekkel szemben támasztott elvárásokat, valamint e rendszerek előnyeit és hátrányait, különös figyelmet fordítva a lakossági felhasználás szempontjából legfontosabb, kis teljesítményű, falra szerelhető, gázüzemű, egyedi készülékekre.
Az első, ami a szemünkbe ötlik egy kondenzációs kazán prospektusát forgatva, az a gyártók által büszkén hirdetett 104-108%-os hatásfok. Az érdeklődő ezt látva érthetően megzavarodik, hiszen általános iskolától kezdve azt tanulta, hogy egy valós berendezés hatásfoka csak 100%-nál alacsonyabb lehet. Akkor pedig hogy is van ez?
Nos, a válaszhoz fontos tisztázni néhány fogalmat. A tüzeléstechnikában a tüzelőanyagokat jellemző egyik érték a fűtőérték (nevezik alsó fűtőértéknek is és Ha-val jelölik), ami megadja egységnyi mennyiségű tüzelőanyag érzékelhető hőtartalmát. A másik fontos érték az égéshő (nevezik felső fűtőértéknek is és Hf-fel jelölik), ami megadja egységnyi mennyiségű tüzelőanyag összes hőtartalmát. Az égéshő mindig több, mint a fűtőérték, mégpedig pontosan a tüzelőanyag elégetése során felszabaduló vízgőzben lévő latens vagy rejtett hővel. A kazánok hatásfokát hagyományosan a fűtőértékhez (Ha) viszonyítják. Azaz egy 90%-os hatásfokú kazán a tüzelőanyag fűtőértékének 90%-át alakítja át hasznos hővé, a többi veszteségként jelentkezik (füstgázveszteség, sugárzási veszteség). Mivel a kondenzációs kazánok kialakítása olyan, hogy az említett rejtett hőt is hasznosítják, így lehetséges a 100%-nál magasabb hatásfok – hangsúlyozottan a fűtőértékhez viszonyítva. Ez a számítási mód talán kissé félrevezető, használata mégis általános, mivel így könnyen összehasonlíthatóvá válnak a kondenzációs és a hagyományos kazánok adatai.
De én gázzal fűtök, hogy kerül ide a vízgőz? – kérdezhetik.
Földgáz vagy PB-gáz elégetése során a hidrogén (ami a gázok legfőbb éghető alkotórésze) az égési reakcióban egyesül a levegő oxigénjével és az égéstermék vízgőz lesz. Hagyományos (tehát nem kondenzációs) kazán esetében ez a vízgőz az egyéb égéstermékekkel együtt füstgázként távozik a kéményen keresztül, és természetesen magával viszi a benne lévő rejtett hőt is. Márpedig ez jelentős hőmennyiség: a földgáz égéshője 11%-kal nagyobb, mint a fűtőértéke. Tehát ezt a 11%-nyi energiát dobjuk ki az ablakon (egészen pontosan a kéményen)! Nézzük, miképp akadályozhatjuk ezt meg.
A kondenzációs kazán kondenzál (ez talán nem meglepő), azaz a szerkezete úgy van kialakítva, hogy a füstgázok lehűljenek benne, egészen addig, míg a füstgázban lévő vízgőz kiválik, és párolgáshőjét leadja a kazánban keringő víznek. Előcsalogatja tehát a rejtett hőt és hasznosítja, sőt egy további előnnyel is rendelkezik. Mivel a kondenzációs technológia alkalmazása esetén mód van arra, hogy a füstgázok alacsony hőmérsékleten távozzanak a kazánból, javul a tüzelőanyag fűtőértékének (Ha) hasznosítása is. Ezzel szemben a hagyományos készülékekben, ahol a kondenzáció – káros hatásai miatt – nem kívánatos jelenség, a füstgázoknak megfelelően magas hőmérsékleten kell távozniuk. Így érthető, hogy míg a jó minőségű, szokványos kazánok hatásfoka 90-94%, addig a kondenzációs kazánok, ideális körülmények között elérhetik a 108%-os hatásfokot (a fűtőérték kb. 98%-os, a rejtett hő kb. 10%-os hasznosításával) – ahol az elméleti maximum a 111%-os égéshő (Hf) lenne.
Mint látható, egy kondenzációs kazán használatával akár 14%-kal több hőenergiát nyerhetünk ugyanabból a tüzelőanyagból, de ehhez megfelelő technológiára van szükség. Vessünk hát egy pillantást magára a berendezésre, kiemelve azon részeit, melyek jelentősen különböznek a hagyományos készülékektől. A kazán kialakításának olyannak kell lennie, hogy mód legyen a füstgázt a benne lévő vízgőz harmatponti hőmérséklete alá hűteni. Ez az a hőmérséklet, melynél megindul a vízgőz kicsapódása.
Földgáz esetén, átlagosan jó légellátási tényezőt feltételezve ez hozzávetőleg 58 °C. Tehát szükség van egy alkalmasan kialakított hőcserélőre, melyben lejátszódik a hőcsere az égéstermék és a fűtővíz között. Természetesen a kondenzáció csak akkor jöhet létre, ha a kazán visszatérő vízhőmérséklete tartósan a harmatponti hőmérséklet alatt van. Ha pedig a kondenzáció létrejött, a keletkezett kondenzátumot el kell vezetni, ez pedig újabb problémát jelent. A kondenzátum ugyanis enyhén savas kémhatású (pH értéke: 3,5-5,2), azaz korróziót okoz. Ennek megfelelően a hőcserélőt és a kazán egyéb veszélyeztetett alkatrészeit rozsdamentes acélból vagy különleges alumíniumöntvényből készítik.
Minden fűtőkészüléknél sarkalatos kérdés a füstgázelvezetés. Az általunk vizsgált kondenzációs kazánoknál csak a ventilátoros megoldás jöhet szóba. Ennek legfőbb oka az, hogy mivel a füstgázban lévő vízgőz kondenzálódása miatt az égéstermékeket jelentősen lehűtöttük, nincs megfelelő hőmérséklet és ebből adódó sűrűségkülönbség, ami létrehozhatná a természetes kéményhuzatot. Ha pedig füstgázventilátort használunk, nagyon fontos a megfelelő szabályozás. A cél az, hogy a kazán a teljes modulációs tartományban közel azonos légellátási tényezővel üzemeljen, azaz folyamatosan állandó legyen a gáz-levegő keverési arány. Ez a füstgáz-ventilátor fokozatmentes szabályozásával érhető el a bevezetett gázmennyiség függvényében (ezt pedig a szükséges hőteljesítmény határozza meg). Ugyanis a légellátási tényező növekedésével csökken az égéstermék harmatponti hőmérséklete és alacsonyabb harmatponti hőmérsékletet feltételezve a kondenzáció később indul meg, ez pedig rontja a hatásfokot.
A füstgázelvezetés kialakítása nagyon hasonlít a hagyományos, zárt égésterű kazánok duplacsöves füstgázelvezetéséhez. A különbség a felhasznált anyagok minőségében lehet, hiszen az égéstermék-elvezető rendszernek is ellenállónak kell lennie a kondenzátummal szemben. Ezt figyelembe véve számos műszaki megoldás használatos. Az elvezetés lehet függőleges, vízszintes, megoldható az egymástól független füstgáz- és égési levegő rendszer kialakítása, sőt bizonyos készülékek használhatók helyiséglevegőtől függő üzemben is. A gyártók számos lehetőséget kínálnak, melyek közül minden esetben kiválasztható az adott körülményeknek leginkább megfelelő. A tapasztalatok azt mutatják, hogy kondenzációs kazán telepítésekor a megfelelő füstgázelvezetés kialakítása az egyik komoly nehézségforrás, ezért már a tervezés fázisában célszerű kikérni a gyártó, ill. forgalmazó cég véleményét az általa javasolt megoldásokról.
Szó esett a kondenzátum keletkezéséről, márpedig ha keletkezett, akkor az elvezetését is meg kell oldani. Tehát a kondenzációs kazán telepítésekor gondoskodni kell a szennyvízhálózatba történő bekötésről. A keletkező kondenzátum mennyisége, egy családi házat kiszolgáló, 20-24 kW-os készülék esetén, 2-3 liter óránként. Ilyen mennyiségű, enyhén savas közeget korlátozás nélkül beengedhetünk a csatornahálózatba (a kondenzvíz semlegesítése csak lényegesen nagyobb teljesítményű hőtermelők esetében merül fel kérdésként).
Ázsoth Tamás
(Folytatjuk)
