Zastosowanie techniki kondensacyjnej jest już możliwe od kilku lat, także w przypadku spalania oleju opałowego. Wysoki koszt tego paliwa w porównaniu do gazu ziemnego pozwala na uzyskanie wyższych oszczędności. Jednak sprawność kotła olejowego jest niższa o kilka procent w porównaniu do kotła gazowego. Wynika to ze zmniejszonej zawartości wodoru i mniejszej ilości pary wodnej w spalinach. Kocioł olejowy może przez to odzyskiwać mniejszą ilość ciepła w porównaniu do kotła gazowego. Zasada działania kotła kondensacyjnego olejowego, jest identyczna jak kotła gazowego. Ze względu jednak na inne właściwości paliwa, konieczne jest stosowanie innych materiałów dla komory spalania (bardziej kwaśny odczyn pH)

1. Olejowe kotły kondensacyjne
 Technika kondensacji dla oleju opałowego
 Różnice pomiędzy techniką kondensacji dla gazu ziemnego i oleju opałowego
 Budowa i działania olejowego kotła kondensacyjnego oraz efekt ekonomiczny
Wydanie 1/2012
05.10.2012
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2. Ogrzewanie olejem opałowym
 Ogrzewanie domu w oparciu o takie paliwo,
jak olej opałowy, należy do nowoczesnych
rozwiązań systemów grzewczych.
 Olej opałowy zaczęto stosować od lat 50-tych
ubiegłego stulecia wypierając węgiel stanowiący
wówczas podstawowe paliwo. W wielu krajach,
olej opałowy stał się podstawowym nośnikiem
energii, a technika budowy kotłów olejowych
rozwijała się intensywnie.
 Paliwem jakie zaczęło w latach 70-tych wypierać olej opałowy, stał się gaz
ziemny. Rosnąca w ostatnich latach różnica ceny między olejem opałowym,
a gazem ziemnym (na korzyść tego ostatniego), sprawiła że koszty ogrzewania
domu prezentują się korzystniej przy zastosowaniu kotłów gazowych. Jednak
ogrzewanie olejem opałowym jest cały czas pod wieloma względami korzystnym
rozwiązaniem, szczególnie dla budynków modernizowanych, bez dostępu do
sieci gazowniczej i przy zastosowaniu wysokoefektywnej techniki kondensacyjnej.
2

3. Komfort użytkowania nowoczesnego
kotła olejowego
 Nowoczesne kotły olejowe zapewniają identyczny komfort użytkowania, jak
w przypadku zastosowania kotłów gazowych. Z uwagi na wyższy poziom hałasu
podczas pracy kotła olejowego, w porównaniu do kotłów gazowych, miejscem ich
instalacji są pomieszczenia nie przeznaczone do stałego pobytu. Wyższy poziom
hałasu wynika z głównie z pracy pompy olejowej, a także wentylatora o większej
wydajności niż dla gazowych kotłów z zamkniętą komorą spalania.
 Wysoki komfort użytkowania zapewnia zastosowanie nowoczesnych regulatorów,
które mogą być zabudowane w pomieszczeniach mieszkalnych, jednocześnie
komunikując się z układem automatyki kotła olejowego. Przykładem może być
regulator Vaillant calorMATIC 470, także do podłączenia bezprzewodowego.
3

4. Rodzaje kondensacyjnych kotłów
olejowych – stojący i wiszący
 Kotły olejowe najczęściej wykonane są jako kotły stojące, z uwagi na gabaryty
komory spalania i palnika olejowego. Rzadko spotykane na rynku wiszące kotły
olejowe nie są w Polsce oferowane, z uwagi na wymaganie zastosowania oleju
opałowego o niskiej zawartości (< 50 ppm) związków siarki. Olej tego rodzaju
nie jest oferowany szerzej w Polsce.
 Stojący kondensacyjny
kocioł olejowy Vaillant
icoVIT exclusiv.
 Przykładowy wiszący
kondensacyjny kocioł
olejowy.
4

5. Kocioł standardowy, a kondensacyjny
– sposób funkcjonowania
 Tradycyjne stałotemperaturowe kotły olejowe, zostały stopniowo zastępowane
w latach 80-90-tych ubiegłego stulecia, kotłami niskotemperaturowymi.
W kolejnych latach na rynku zaczęły się rozpowszechniać olejowe kotły
kondensacyjne, które wprowadzają nowy standard efektywności pracy.
5

6. Zasada określania sprawności pracy
kotła grzewczego
Kocioł olejowy  Sprawność pracy kotła grzewczego według
stałotemperaturowy przyjętych w większości krajów norm, odnosi się
do ciepła zawartego w spalinach suchych (100%)
 W rzeczywistości przy spalaniu każdego paliwa
powstaje para wodna, którą we wspomnianych
normach, dla większości krajów, jest pomijana
Ciepło
w bilansie pracy kotła
Para wodna
spalin
 Para wodna zawarta w spalinach nie mogła być
skraplana w tradycyjnych kotłach, z uwagi na
działanie korozyjne dla powierzchni grzewczych.
Musiała być w całości usunięta z kotła i systemu
Ciepło odprowadzenia spalin, wobec czego norma dla
użytkowe określania sprawności, pomijała ją całkowicie.
 Dodatkowe ciepło zawarte w parze wodnej przy
spalaniu oleju opałowego wynosi około 6%.
- straty kominowe ze spalinami
- straty cieplne z kotła
6

7. Sprawność pracy niskotemperaturowego
kotła olejowego
Kocioł olejowy  Sprawność kotła obliczana w sposób tradycyjny
niskotemperaturowy określa w uproszczeniu relację energii użytecznej
wyjściowej z kotła (EWY), do energii wejściowej
powstałej ze spalenia paliwa (EWE). Za poziom
100% przyjęto właśnie energię wejściową EWE
Ciepło
Para wodna
spalin EWE
 Straty ESTR dla nowoczesnych kotłów nisko-
-temperaturowych są znacznie niższe niż dla kotłów
ESTR stałotemperaturowych, z uwagi na płynne obniżanie
EH2O Ciepło temperatury wody w kotle oraz skuteczniejszą
użytkowe EWY izolację cieplną kotła.
 Energia zawarta w parze wodnej EH2O, jako nie
do odzyskania bez szkody dla tradycyjnego kotła,
została w tym bilansie pominięta.
7

8. Sprawność pracy kondensacyjnego
kotła olejowego
Kocioł olejowy  Ponieważ sposób obliczania sprawności kotła nie
kondensacyjny zmienił się, a poprzez kondensację (skroplenie) pary
wodnej zawartej w spalinach, do bilansu końcowego
dochodzi dodatkowa energia EH2O, to też sprawność
kotła kondensacyjnego może przewyższyć
„normowe” 100%
Ciepło
Para wodna
spalin EWE
 Poziom odniesienia EWE = 100%, nie zmienił się,
EH2O a jedynie do bilansu po stronie zysków, doszła
Ciepło
użytkowe
ESTR dodatkowa energia pary wodnej EH2O, przez co
sprawność kotła przekroczy wartość 100%
EWY  Teoretycznie największa sprawność olejowego
kotła kondensacyjnego może wynieść do 106%,
ale po odjęciu strat ESTR, realnie do ok. 105%
8

9. Porównanie bilansów sprawności
kotłów olejowych
Kocioł olejowy Kocioł olejowy Kocioł olejowy
stałotemperaturowy niskotemperaturowy kondensacyjny
Ciepło Ciepło Ciepło
Para wodna
Para wodna
Para wodna
spalin spalin spalin
Ciepło Ciepło Ciepło
użytkowe użytkowe użytkowe
- straty kominowe ze spalinami
- straty cieplne z kotła
9

10. Porównanie techniki niskotemperaturowej
z techniką kondensacyjną – gaz, a olej…
10

11. Technika kondensacyjna dla oleju
opałowego i gazu ziemnego – punkt pracy
 Między innymi ze względu na niższą zawartość pary wodnej przy spalaniu oleju
opałowego, punkt pracy, a zatem punkt od którego zaczyna się kondensacja pary
wodnej, wynosi przy pracy w oparciu o olej opałowy 47oC, podczas gdy dla
gazu ziemnego  57oC. Z tego też względu instalacja grzewcza powinna
pracować z jak najniższymi parametrami. Najkorzystniej, gdy jest w przypadku
ogrzewania – instalacja podłogowa lub inne ogrzewania płaszczyznowe.
Temperatura na zasilaniu takiej instalacji nie przekracza zazwyczaj 40oC, dzięki
czemu kocioł olejowy pracy stale w trybie kondensacyjnym.
Wymagane
schłodzenie
spalin
Efekt kondensacji Gaz GZ
od temperatury:
Olej EL
Rys.: „Brennwerttechnik – Aktueller Stand”. ASUE 2005
11

12. Spalanie paliwa - praca standardowego
kotła olejowego
 Spalanie oleju opałowego wymaga dostarczania powietrza do spalania, w ilości
około 12 m3 na każdy 1 litr paliwa. Przykładowo dla budynku o zużyciu 2.500
litrów oleju rocznie, ilość powietrza wyniesie 30.000 m3/rok.
 Taka ilość powietrza będzie musiała być dostarczona do spalania poprzez
wentylację nawiewną kotłownią, a także poprzez nieszczelności budynku.
 Przepływ powietrza do spalania
Spaliny
przez budynek przyczynia się do
wzrostu zapotrzebowania ciepła,
a także schładzania oleju
magazynowanego w zbiornikach,
co zwiększa ilość energii
potrzebnej dla wstępnego
Powietrze podgrzewania oleju przed
uruchamianiem palnika.
Rys.: „Die Ölbrennwerttechnik macht Heizen mit Öl noch attraktiver und sparsamer”. Heizoel.de
12

13. Zamknięta komora spalania
kondensacyjnego kotła olejowego
 Na uniezależnienie pracy kotła
olejowego od wewnętrznego
powietrza w budynku, pozwala
rozwiązanie w postaci zamkniętej
komory spalania.
Spaliny  Zasysanie powietrza do spalania
Spaliny
Powietrze
może się odbywać np. poprzez
Powietrze koncentryczny (2-ścienny) system,
albo poprzez wolny przekrój
w szachcie kominowym lub też
przez oddzielny powietrzny
przewód, wyprowadzony wprost
przez ścianę budynku.
Rys.: „Die Ölbrennwerttechnik macht Heizen mit Öl noch attraktiver und sparsamer”. Heizoel.de
13

14. Zamknięta komora spalania – niezależne
dostarczanie powietrza do spalania paliwa
 Olejowy kocioł kondensacyjny,
analogicznie do kondensacyjnych kotłów
gazowych, jest przystosowany do pracy
niezależnej od powietrza wewnętrznego.
 Tak zwana zamknięta komora spalania
kotła pozwala na pobieranie powietrza
do spalania oddzielnym przekrojem,
spoza pomieszczenia zabudowy kotła.
 Pobieranie powietrza do spalania jest
możliwe w kilku wariantach w zależności
od warunków zabudowy kotła w budynku
nowym lub modernizowanym. Przynosi to
oszczędności kosztów ogrzewania domu,
gdyż powietrze do spalania nie napływa
do kotła przez nieszczelności/wentylację
domu i nie schładza tym samym powietrza
wewnętrznego.
14

15. Budowa kondensacyjnego kotła olejowego
Vaillant icoVIT
 Kotły olejowe z założenia powinny cechować
się zwiększoną pojemnością wodną, dla
zapewnienia odpowiedniej akumulacji ciepła
podczas pracy palnika. Dzięki temu ograniczona
zostaje do minimum ilość cykli załączeniowych
palnika. Im mniejsza ilość załączeń palnika, tym
niższe będą dla kotła straty wynikające
z rozruchu, jak przede wszystkim – wstępny
podgrzew oleju przed startem palnika oraz
przedmuch komory spalania.
 Kocioł typu icoVIT firmy Vaillant cechuje się
szczególnie wysoką pojemnością wodną,
dochodzącą do 5,4 l/kW, podczas gdy na rynku
spotkać można olejowe stojące kotły
kondensacyjne o wskaźnikach pojemności
wodnej na poziomie przeciętnie 2÷3 l/kW mocy
cieplnej. M.in. dzięki temu, wspomniany kocioł
uzyskuje sprawność na poziomie 105%.
15

16. Przekrój kondensacyjnego kotła olejowego
na przykładzie Vaillant icoVIT
Koncentryczny króciec spalinowo-powietrzny
Zasilanie olejem
opałowym Palnik olejowy 2-stopniowy
Zasilanie instalacji
grzewczej
Wężownica ze stali nierdzewnej
(przepływ spalin)
Powrót z instalacji
grzewczej (1)
Powrót z instalacji
Woda grzewcza
grzewczej (2)
Odprowadzenie
kondensatu
16

17. Rozwiązania konstrukcyjne
kondensacyjnego kotła olejowego
 Dla dokładniejszego dostosowania mocy kotła do potrzeb
cieplnych, palnik wentylatorowy pracuje z 2-stopniową
regulacją wydajności cieplnej: 70% i 100%. Dzięki temu
obniżana jest temperatura spalin, co zwiększa efekt
kondensacyjnego trybu pracy kotła.
 Spaliny płyną przeciwprądowo do kierunku przepływu wody
grzewczej w kotle, przez co następuje intensywne
przekazywanie ciepła, a niska temperatura wody powracającej
z instalacji w połączeniu z niską temperaturą spalin na wyjściu
z komory spalania kotła, zwiększa intensywność kondensacji
pary wodnej ze spalin – podwyższając tym samym sprawność
 Zastosowanie dwóch oddzielnych króćców powrotu wody z instalacji grzewczej,
poprawia warunki pracy kotła, pozwalając na wpięcie niżej – obiegów o niższych
temperaturach roboczych (np. ogrzewanie podłogowe). Wyższe temperatury
powrotu (górny króciec) nie zakłócają w większym stopniu kondensacyjnego trybu
pracy kotła. Takie rozwiązania pozwala zwiększyć o 1÷2% sprawność kotła.
17

18. Kondensat powstający przy pracy
kondensacyjnego kotła olejowego
 Kondensat powstający ze skraplania pary wodnej
powstającej z łączenia się wodoru i tlenu w procesie
spalania oleju opałowego, opuszcza kocioł
w najniższym punkcie. Około 1÷3% dwutlenku siarki
SO2 przechodzi w komorze spalania w związek
SO3 i tworzy lotny aerozol kwasu siarkowego, który
na zwykłe powierzchnie grzewcze kotła, działałby
negatywnie.
 Powierzchnie grzewcze kondensacyjnych kotłów
olejowych, muszą spełniać wyższe wymagania
wytrzymałościowe niż w przypadku spalania gazu
ziemnego o śladowej zawartości związków siarki.
 Kondensat z kotłów olejowych, przy spalaniu
standardowego oleju opałowego, musi być
neutralizowany, czyli podnosi się jego odczyn
kwasowości.
18

19. Kondensat powstający przy pracy
kondensacyjnego kotła olejowego
 Kondensat ze spalania 0: kwas solny
oleju opałowego ma
bardziej kwaśny odczyn 1,0: kwas akumulatorowy
pH niż przy spalaniu
gazu ziemnego. 1,1-2,0: kwas żołądkowy
Wyjątkiem jest spalanie
2-3
oleju o niskiej zawartości 2,9: ocet
3-4
3-4
siarki (<50 ppm), jednak
3,5: sok pomarańczowy
olej opałowy
Kondensat, standardowy
nie oferowanego
w Polsce KWASY
Kondensat, gaz ziemny
Kondensat, niskosiarkowy
olej opalowy
5,5: herbata
7,0: odczyn pH
6,5-7,4: ślina ludzka
obojętny
ZASADY 8,0: woda morska
9,0-10,0: mydło
14,0: roztwór NaOH
19

20. Neutralizacja kondensatu
 W „przeciętnym” budynku jednorodzinnym ilość kondensatu powstającego
przy spalaniu ziemnego można szacować na 6-8 m3/rok, podczas, gdy dla oleju
opałowego na ok. 3-5 m3/rok. Udział w całkowitej ilości ścieków nie powinien być
więc większy niż 3÷5%. Ponieważ ścieki bytowe z domu mają odczyn zasadowy,
to też „przy okazji” rozcieńczając, podnoszą kwasowy odczyn kondensatu.
 Neutralizacja kondensatu w przypadku gazowych kotłów kondensacyjnych nie
jest wymagana praktycznie wg niemieckich rozporządzeń do mocy kotła 200 kW.
Jednak bardziej kwaśny kondensat z kotła olejowego (przy standardowym oleju
o zaw. siarki 1000÷2000 ppm) wymaga neutralizacji dla każdej mocy kotła.
 Wyjątkiem, gdy neutralizacja kondensatu z kotła olejowego nie jest wymagana,
jest sytuacja, gdy kocioł korzysta z oleju niskosiarkowego, dla którego zawartość
siarki (50 ppm) jest porównywalna do wartości typowych dla gazu ziemnego.
Olej niskosiarkowy nie jest jednak oferowany obecnie w Polsce, a jedynie
powszechnie w Niemczech, czy Austrii.
20

21. Podsumowanie – wybrane zalety
zastosowania techniki kondensacyjnej
Zaleta Opis
Obniżenie kosztów eksploatacji o około -10% w porównaniu
do nowych olejowych kotłów niskotemperaturowych oraz
Niższe koszty eksploatacji o około -30% w porównaniu do kotłów olejowych starego
typu (stałotemperaturowych). Przeciętny okres zwrotu
kosztów wymiany kotła mieści się w 10-ciu latach.
Wydłużenie okresów między przeglądami kotła, niższa
Niższe koszty serwisowe
awaryjność nowego kotła, dostępność części zamiennych.
Kompaktowa budowa kotła kondensacyjnego w porównaniu
do kotłów olejowych starego typu, pozwala zmniejszyć
Mniejsze miejsce zabudowy powierzchnię zabudowy. Mniejsze zużycie oleju pozwala
zmniejszyć objętość magazynowego oleju, w razie
modernizacji układu zbiorników oleju opałowego.
Znaczne zmniejszenie emisji zanieczyszczeń dzięki
obniżeniu zużycia oleju opałowego, czystszym technikom
Poszanowanie środowiska
spalania dla nowych palników olejowych (np. palniki
z tzw. „niebieskim płomieniem”).
21

22. Efekt ekonomiczny zastosowania
olejowego kotła kondensacyjnego
 Ze względu na niższy udział wodoru w oleju opałowym, w porównaniu do gazu
ziemnego, olejowe kotły kondensacyjne uzyskują niższe sprawności od kotłów
kondensacyjnych – gazowych. Teoretyczna maksymalna sprawność kotłów
wynosić mogła by odpowiednio 106% oraz 111% (ciepło spalania).
 Efekt zastosowania olejowego kotła kondensacyjnego jest jednak wyższy niż
w przypadku gazu ziemnego, z uwagi na wyższy koszt zakupu oleju opałowego.
Przykładowo dla tego samego budynku 140 m2 i zużyciu c.w.u. 300 l/d, efekty
według opracowania „Koszty ogrzewania domu”, mogą wynieść:
 900 zł/rok
 1.500 zł/rok
22

23. Przykłady modernizacji kotłowni opalanych
olejem opałowym
 Przykłady modernizacji ogrzewania
olejem opałowym, wskazują na
uzyskiwanie oszczędności w kosztach
zakupu oleju opałowego na poziomie od
20 do 61% rocznie. Wyższe oszczędności
uzyskiwane były w przypadku dodatkowej
termomodernizacji budynku, a także przy
zastosowania instalacji solarnej
 Sama tylko wymiana starego kotła
olejowego na nowy kondensacyjny,
przynosiła oszczędności rzędu 20÷35%.
23

24. Ogrzewanie
Kotły gazowe
Chłodzenie Kotły olejowe
Pompy ciepła
Energia odnawialna
Kolektory słoneczne
Systemy wentylacji
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl