Gazowe kotły kondensacyjne średniej mocy

Gazowe kotły kondensacyjne Viessmann średniej mocy stosuje się w budynkach, w których zapotrzebowanie na ciepło jest większe lub bardziej zmienne niż w typowym domu jednorodzinnym. Mogą ogrzewać budynki wielorodzinne, firmy, hotele, obiekty usługowe, szkoły, placówki publiczne oraz instalacje wymagające niezawodnego przygotowania ciepłej wody użytkowej.

W tej klasie mocy nie wystarczy wybrać urządzenia na podstawie powierzchni budynku. Trzeba zdecydować, czy lepszy będzie jeden większy kocioł, kaskada dwóch, trzech lub większej liczby urządzeń. Należy również przeanalizować zakres modulacji, wymaganą rezerwę, hydraulikę, automatykę, system spalinowy, wymiary kotłowni, drogę transportową oraz całkowite koszty inwestycji i późniejszej eksploatacji.

Dobry projekt kotłowni nie polega więc na znalezieniu kotła o odpowiedniej liczbie kilowatów. Polega na zaprojektowaniu całego systemu, który zmieści się w budynku, będzie możliwy do zamontowania i serwisowania, a następnie będzie stabilnie, ekonomicznie i bezpiecznie pracował przez wiele lat.

Kotły tej klasy mogą obsługiwać nowe i modernizowane obiekty. Najczęściej wykorzystuje się je w takich miejscach jak:

Określenie „średnia moc” nie ma jednej sztywnej granicy. W praktyce ważniejszy od samej nazwy jest zakres obciążenia budynku oraz sposób zestawienia urządzeń. Tę samą moc całkowitą może zapewnić jeden kocioł stojący, dwa mniejsze kotły albo modułowa kaskada kilku urządzeń.

Mocy źródła ciepła nie należy dobierać wyłącznie na podstawie powierzchni budynku. Dwa obiekty o podobnej wielkości mogą mieć zupełnie inne zapotrzebowanie na energię ze względu na konstrukcję, izolację, wentylację, sposób użytkowania i wymagane parametry instalacji.

Analiza powinna obejmować między innymi:

Dopiero na podstawie tych danych można określić potrzebną moc oraz zdecydować o liczbie kotłów.

Zbyt duża moc nie oznacza automatycznie większej niezawodności. Przewymiarowany kocioł może przez znaczną część sezonu pracować z krótkimi cyklami, częściej się uruchamiać i wyłączać oraz mieć trudniejsze warunki do utrzymania stabilnej kondensacji.

Prawidłowo dobrane źródło ciepła powinno pokryć obliczeniowe zapotrzebowanie, a jednocześnie sprawnie pracować przy niewielkim obciążeniu. Dlatego przy większych kotłowniach tak istotne są zakres modulacji palników i sposób stopniowania mocy.

Przykładową moc 300 kW można uzyskać, stosując:

Każdy wariant może być prawidłowy, ale różni się kosztem, zakresem regulacji, wymaganiami montażowymi i zachowaniem kotłowni podczas awarii.

Jeden większy kocioł oznacza najprostszą instalację. Mamy mniej palników, pomp, zaworów, czujników, przyłączy i elementów automatyki.

Najważniejsze zalety tego rozwiązania to:

Podstawową wadą jest brak rezerwy. Jeżeli jedyny kocioł ulegnie awarii, budynek traci całe podstawowe źródło ciepła. W domu można czasem zaakceptować krótką przerwę. W hotelu, budynku wielorodzinnym, szkole, firmie lub placówce opieki skutki takiego zatrzymania mogą być znacznie poważniejsze.

Duży kocioł musi również mieć zakres modulacji odpowiedni do okresów małego zapotrzebowania. Jeżeli jego minimalna moc będzie zbyt wysoka, urządzenie może niepotrzebnie taktować.

Dwa kotły są często dobrym kompromisem pomiędzy ceną, możliwościami regulacji i niezawodnością. Przy małym zapotrzebowaniu pracuje jeden kocioł, a drugi zostaje uruchomiony dopiero wtedy, gdy pierwsza jednostka nie jest już w stanie pokryć obciążenia.

W układzie dwóch kotłów po 150 kW całkowita moc wynosi 300 kW. Po awarii jednego urządzenia pozostaje 150 kW, czyli 50 procent mocy całej kotłowni.

Nie oznacza to pełnego ogrzewania podczas największego mrozu, ale przez znaczną część sezonu pozostały kocioł może nadal ogrzewać budynek na ograniczonym poziomie. Zapobiega to całkowitemu wychłodzeniu obiektu i pozwala spokojniej zorganizować naprawę.

Zalety kaskady dwóch kotłów:

Trzy kotły pozwalają jeszcze dokładniej dopasować produkcję ciepła do zapotrzebowania. Przy małym obciążeniu może pracować jedna jednostka, przy średnim dwie, a dopiero podczas dużego zapotrzebowania wszystkie trzy.

Jeżeli wymagana moc wynosi 300 kW i zastosujemy trzy kotły po 100 kW, po zatrzymaniu jednego urządzenia pozostanie 200 kW, czyli około 67 procent mocy całej kotłowni.

Najważniejsze zalety trzech kotłów to:

Trzy kotły oznaczają jednak więcej armatury, przyłączy i elementów automatyki. Rosną również wymagania dotyczące przestrzeni, serwisu oraz systemu spalinowego.

Sama kaskada nie zawsze zapewnia pełną rezerwę. Jeżeli trzy kotły po 100 kW mają razem pokrywać zapotrzebowanie wynoszące 300 kW, po awarii jednego pozostanie 200 kW. Będzie to znaczna część mocy, ale nie cała moc obliczeniowa.

Jeżeli obiekt musi utrzymać pełną wydajność także po zatrzymaniu jednej jednostki, stosuje się zasadę N+1. Oznacza ona, że instalacja ma o jeden kocioł więcej, niż potrzeba do pokrycia obliczeniowego zapotrzebowania.

Przykładowo w układzie trzech kotłów każde dwa mogą razem zapewniać wymaganą moc, a trzeci stanowi rezerwę. Automatyka może regularnie zmieniać kolejność pracy urządzeń, aby również jednostka rezerwowa była uruchamiana i kontrolowana.

Rozwiązanie N+1 jest szczególnie uzasadnione w hotelach, domach opieki, obiektach działających całodobowo, niektórych budynkach publicznych oraz instalacjach technologicznych, w których przerwa w dostawie ciepła byłaby trudna do zaakceptowania.

Każdy kocioł ma określoną moc maksymalną i minimalną. Im niżej może zejść z mocą bez wyłączenia palnika, tym łatwiej dostosowuje się do niewielkiego zapotrzebowania.

Dla prostego przykładu można przyjąć urządzenia o zakresie modulacji 1:10:

Jest to wyłącznie przykład pokazujący zasadę. Rzeczywisty zakres zależy od konkretnego modelu, konfiguracji automatyki oraz systemu spalinowego. W niektórych instalacjach ze wspólnym przewodem spalinowym mogą obowiązywać dodatkowe wymagania dotyczące minimalnej mocy urządzeń.

Kaskada może więc ograniczać taktowanie i lepiej obsługiwać okresy przejściowe, ale tylko wtedy, gdy zostanie prawidłowo dobrana i skonfigurowana.

Nie można tego przesądzić bez porównania konkretnych wariantów. Jeden duży kocioł może być tańszy od kaskady kilku urządzeń, ponieważ mamy jeden palnik, jeden regulator i mniej armatury. Może się jednak okazać, że jego transport, posadowienie, przebudowa wejścia lub wykonanie specjalnej instalacji spalinowej znacznie zwiększą całkowity koszt inwestycji.

Kaskada mniejszych kotłów może być droższa ze względu na:

Z drugiej strony mniejsze kotły mogą być łatwiejsze do wniesienia, ustawienia i wymiany. Mogą również ograniczyć koszt robót budowlanych oraz ryzyko długiej przerwy w ogrzewaniu.

Porównanie powinno obejmować nie tylko ceny kotłów, lecz także:

Najtańsze urządzenie nie zawsze tworzy najtańszą kotłownię. Należy porównać całkowity koszt wykonania oraz późniejszej eksploatacji.

To pytanie trzeba zadać przed zamówieniem kotła. W modernizowanych budynkach problemem często nie jest powierzchnia samego pomieszczenia, lecz droga prowadząca do kotłowni.

Należy sprawdzić:

Może się zdarzyć, że jeden większy kocioł byłby korzystny pod względem technicznym i cenowym, ale nie można go wprowadzić przez istniejące drzwi albo przetransportować po schodach. Wtedy kaskada mniejszych urządzeń może być jedynym rozsądnym rozwiązaniem.

W innym obiekcie trzy kotły zmieszczą się podczas montażu, ale po wykonaniu rurociągów zabraknie miejsca do serwisu. Dlatego trzeba sprawdzić nie tylko to, czy urządzenia fizycznie wejdą do pomieszczenia, lecz również czy będzie można:

Kotłownia nie może być projektowana wyłącznie na dzień montażu. Musi być dostępna przez cały okres użytkowania.

Regulator kaskadowy jest nadrzędnym zarządcą źródła ciepła. Odbiera informacje o temperaturze zewnętrznej, wymaganej temperaturze zasilania, zapotrzebowaniu obiegów grzewczych i przygotowaniu ciepłej wody.

Przy małym obciążeniu uruchamia jeden kocioł prowadzący. Jego palnik zwiększa lub zmniejsza moc w zakresie modulacji. Jeżeli zapotrzebowanie nadal rośnie, automatyka dołącza drugą, a następnie kolejną jednostkę.

Gdy zapotrzebowanie spada, kotły są wyłączane w odwrotnej kolejności. Odpowiednio dobrane progi i opóźnienia zapobiegają reagowaniu na każdą chwilową zmianę temperatury.

Automatyka może odpowiadać za:

Po rozpoznaniu awarii regulator powinien wyłączyć uszkodzony kocioł z kolejności pracy i uruchomić pozostałe dostępne jednostki. Budynek nadal otrzymuje wtedy tyle ciepła, ile mogą zapewnić sprawne kotły.

Należy jednak pamiętać, że wspólne elementy instalacji mogą nadal stanowić pojedyncze punkty awarii. Dotyczy to między innymi głównej pompy, regulatora nadrzędnego, zasilania elektrycznego, instalacji gazowej i wspólnego przewodu spalinowego.

Jeżeli wymagana jest wysoka niezawodność, trzeba przeanalizować nie tylko liczbę kotłów, lecz także rezerwę pomp, zasilanie, automatykę, armaturę i możliwość odłączenia uszkodzonego urządzenia.

Nie. Dwa, trzy lub większa liczba kotłów nie oznaczają konieczności budowy takiej samej liczby murowanych kominów.

Możliwe są między innymi:

W instalacji wspólnej spaliny z poszczególnych kotłów trafiają do kolektora, a następnie do jednego odpowiednio dobranego pionowego przewodu. System musi być przeznaczony do współpracy z konkretnymi urządzeniami i obliczony dla wszystkich dopuszczalnych stanów pracy.

Trzeba uwzględnić:

Średnicy wspólnego przewodu nie dobiera się poprzez proste zsumowanie średnic króćców. Potrzebne są obliczenia przepływowo-ciśnieniowe dla instalacji obsługującej kilka urządzeń.

W niektórych wspólnych systemach spalinowych występuje nadciśnienie. Spaliny z pracującego kotła nie mogą przedostawać się przez przyłącze do urządzenia, które jest wyłączone.

Stosuje się więc odpowiednie zabezpieczenia przed przepływem zwrotnym. Mogą one być zintegrowane z urządzeniem albo stanowić część systemu spalinowego. Ich dobór musi wynikać z dokumentacji konkretnego modelu.

Nie wolno podłączać dowolnych kotłów do wspólnego przewodu tylko dlatego, że ich króćce mają podobną średnicę. Urządzenia i system spalinowy muszą być dopuszczone do takiej konfiguracji.

Jeżeli istniejący komin nie ma odpowiedniego przekroju albo nie można wykorzystać jego szachtu, rozwiązaniem może być nowy przewód poprowadzony inną drogą, również jako systemowy komin zewnętrzny.

Kocioł kondensacyjny osiąga najlepsze warunki pracy, gdy temperatura wody powracającej do urządzenia jest odpowiednio niska. Pozwala to odzyskiwać część ciepła zawartego w parze wodnej obecnej w spalinach.

W większych obiektach instalacja często składa się z kilku obiegów. Ogrzewanie podłogowe, grzejniki, nagrzewnice, centrale wentylacyjne i przygotowanie ciepłej wody mogą wymagać różnych temperatur i przepływów.

Dlatego istotne są:

Również starsza instalacja grzejnikowa może współpracować z kotłem kondensacyjnym. Trzeba jednak sprawdzić jej stan, rzeczywiste parametry i możliwość obniżenia temperatury wody przez część sezonu.

Układ hydrauliczny ma bezpośredni wpływ na stabilność pracy źródła ciepła. Należy przeanalizować przepływy po stronie kotłów i instalacji, opory hydrauliczne, pracę pomp oraz wzajemne oddziaływanie obiegów.

W zależności od warunków można zastosować:

Wymiennik może być uzasadniony, gdy nowe urządzenia mają współpracować ze starą, rozległą albo zanieczyszczoną instalacją. Powoduje jednak dodatkowe opory i różnicę temperatur, które trzeba uwzględnić w obliczeniach.

Wymiana urządzeń w istniejącym budynku wymaga szerszej analizy niż wykonanie nowej instalacji. Przed rozpoczęciem prac należy ocenić:

W użytkowanym budynku trzeba również odpowiednio zaplanować kolejność prac. Demontaż starego źródła, przebudowa hydrauliki i uruchomienie nowej kotłowni powinny być skoordynowane tak, aby ograniczyć czas wyłączenia ogrzewania i przygotowania ciepłej wody.

Zanieczyszczenia, produkty korozji i nieprawidłowa jakość wody mogą ograniczać przepływ, pogarszać wymianę ciepła oraz przyspieszać zużycie elementów kotłowni.

W zależności od stanu instalacji potrzebne mogą być:

Zakres zabezpieczeń powinien być zgodny z dokumentacją urządzeń i projektem instalacji.

Viessmann oferuje kotły kondensacyjne przeznaczone do budynków wielorodzinnych, obiektów komercyjnych i publicznych.

Modułowy Vitodens 200-W jest dostępny w wersjach od 49 do 150 kW i może tworzyć instalacje wielokotłowe o mocy do 594 kW.

Stojące kotły Vitocrossal CIB osiągają moc pojedynczej jednostki do 318 kW i mogą pracować w rozwiązaniu dwukotłowym do 636 kW.

Vitocrossal 300 CI3 obejmuje zakres mocy sięgający ponad 600 kW dla pojedynczego urządzenia i może być stosowany w rozbudowanych układach kaskadowych.

Wybór pomiędzy kotłem wiszącym, stojącym i układem kaskadowym powinien wynikać z warunków konkretnej inwestycji, a nie tylko z porównania mocy podanej w katalogu.

Przy mocach przekraczających 100 kW niewielki błąd w doborze, hydraulice, automatyce albo instalacji spalinowej może powodować późniejsze problemy z regulacją, taktowaniem, zużyciem energii i niezawodnością.

Do podjęcia właściwej decyzji potrzebny jest zespół, który potrafi ocenić jednocześnie:

Kadra 3E-HEATING posiada doświadczenie zdobyte przy ponad 200 kotłowniach o mocy przekraczającej 100 kW. Wiele z tych instalacji stanowiły kotłownie o mocy około 500 kW lub liczonej w megawatach.

Doświadczenie przy tak dużych instalacjach pozwala spojrzeć na kotłownię jako na jeden współpracujący system, a nie zbiór oddzielnych urządzeń. Analizujemy nie tylko moc kotła, lecz również to, czy da się go wprowadzić do pomieszczenia, ustawić, podłączyć, uruchomić, regulować i później bezpiecznie serwisować.

Jeden kocioł oznacza prostszą i często tańszą instalację, ale jego awaria zatrzymuje całe źródło ciepła. Kaskada zapewnia szerszy zakres regulacji i pozwala zachować część mocy po awarii. Decyzja wymaga porównania technicznego i ekonomicznego.

Nie zawsze. Jeżeli dwa urządzenia mają razem pokrywać pełne zapotrzebowanie, po awarii jednego pozostanie zazwyczaj około połowy mocy. Pełna rezerwa wymaga odpowiedniego przewymiarowania lub układu N+1.

Nie. Zapewniają dokładniejsze stopniowanie i większą moc pozostałą po awarii, ale zwiększają koszt, liczbę elementów i wymagania przestrzenne. W niektórych obiektach dwa urządzenia będą rozwiązaniem bardziej racjonalnym.

Należy porównać możliwość zastosowania urządzenia o innych wymiarach, dopuszczalnego demontażu elementów transportowych albo kaskady mniejszych kotłów. Drogę transportową trzeba sprawdzić przed zamówieniem urządzeń.

Nie zawsze. Możliwe jest zastosowanie wspólnego kolektora i jednego pionowego systemu spalinowego, jeżeli urządzenia są dopuszczone do takiej pracy, a instalacja zostanie prawidłowo obliczona.

Cena samych urządzeń i armatury może być wyższa, ale mniejsze kotły mogą ograniczyć koszt transportu i robót budowlanych. Trzeba porównać całkowity koszt wykonania, serwisu i eksploatacji.

Tak, ale należy sprawdzić jej parametry, stan techniczny i czystość. Może być potrzebne płukanie, dodatkowa filtracja, regulacja hydrauliczna albo oddzielenie obiegów wymiennikiem.

Nie. Zależy to od pojemności wodnej instalacji, minimalnej mocy kotłów, charakteru odbiorników, przepływów i sposobu sterowania.

Praktyczne przykłady wykonanych instalacji pokazują, jak rozwiązania techniczne są dopasowywane do konkretnego budynku:

Dobra kotłownia średniej mocy nie zaczyna się od wyboru modelu urządzenia. Zaczyna się od poznania budynku, jego instalacji, drogi transportowej, warunków technicznych oraz oczekiwań dotyczących niezawodności i kosztów.

3E-HEATING dobiera kotły gazowe Viessmann, układy kaskadowe, automatykę, hydraulikę i systemy spalinowe do rzeczywistych potrzeb obiektu. Wykonujemy również modernizacje istniejących kotłowni oraz zapewniamy późniejszą obsługę serwisową instalacji we Wrocławiu i okolicach.