Kondenzációs kazánok

Az első, ami a szemünkbe ötlik egy kondenzációs kazán prospektusát forgatva, az a gyártók által hirdetett 104-108%-os hatásfok. A tájékozatlan érdeklődő ezt látva érthető módon megzavarodik, hiszen már az általános iskolában is azt tanultuk, hogy egy valós berendezés hatásfoka csak 100%-nál alacsonyabb lehet. Akkor pedig hogy is van ez?
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 látens vagy rejtett hővel.
A kazánok hatásfokát hagyományosan a fűtőértékhez (Ha) viszonyítják. 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 eresztjük el a kéményen át.
A kondenzációs kazán szerkezete úgy van kialakítva, hogy a füstgázok lehűljenek benne, egészen addig, míg a füstgázban lévő vízgőz kiválik, és párolgáshőjét leadja a kazánban keringő víznek. Hasznosítja tehát a rejtett hőt, 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.
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. A kazán kialakításának olyannak kell lennie, hogy mód legyen a füstgázt a benne lévő vízgőz harmatponti hőmérséklete alá hűteni. Ez az a hőmérséklet, amelynél megindul a vízgőz kicsapódása.

Gazdaságosság, biztonság, komfort

A mai gázárak, és az olcsóbb készülékek figyelembevételével a kondenzációs kazánra fordított többletköltség kéményes kazán esetében 4-6 éven, zárt égésterű kazán esetében pedig 5-7 éven belül térül meg. Mivel a jövőben a gázárak további jelentős emelkedésével és a kondenzációs kazánok árának relatív csökkenésével számolhatunk, ez a megtérülési idő még rövidebb lesz, és a kondenzációs kazán alkalmazását még jobb befektetésnek tekinthetjük. Egyes országok támogatják a kondenzációs kazánok terjedését, mások már ma előírják bizonyos esetekben és helyeken a kötelező alkalmazást.
A kondenzációs kazánok mindig ventilátoros és úgynevezett zárt égésterű készülékek. Az égéshez szükséges levegőt az épületen kívülről szívják, és zárt rendszerben, tömített csöveken keresztül az épületen kívülre juttatják az égésterméket. A kondenzációs kazánok a helyiség levegőjét nem használják el, és abba égéstermék sem kerülhet, tehát baleseti, egészségügyi szempontból rendszerüknél fogva teljesen biztonságosak. A kondenzációs kazánoknak nagyon alacsony a zajszintje. Az igen csendes üzem a csendesebb égő mellett a fokozott hangszigetelésnek köszönhető.

A kondenzációs gázkazánok drágábbak a hagyományosnál az alábbiak miatt

• Minden füstgázzal érintkező rész drágább saválló anyagból készül
• Nagyobb felületű hőcserélőre van szükség
• Általában speciális előkeveréses égőket alkalmaznak, amelyek széles lángszabályozású tartományt (20-100%-ig) adnak állandó levegő-tüzelőanyag arány mellett
• A keletkező kondenzátumot össze kell gyűjteni, és el kell vezetni0
• Túlnyomással, azaz ventilátorral kell gondoskodni az alacsony hőmérsékletű füstgáz-elvezetésről
• A kondenzációs kazánok legkényesebb pontja a hőcserélő, amelyek az alábbi csoportokra oszthatók:
  • mángorolt bordás alumíniumcsöves
  • bordás, illetve tüskés alumínium-szilícium öntvény
  • rozsdamentes acélcső bordázva, illetve tovább alakítva
  • zománcolt acélöntvény

Talán az öntött alumínium-szilícium hőcserélőkkel a legpozitívabb a tapasztalat; több mint 20 éve problémamentesen működnek.

Környezetvédelem

A kondenzációs kazánok környezetkímélők. Műszaki megoldásukból kiindulva a levegőbe kibocsátott káros égéstermék-komponensek (CO, NOx stb.) mennyisége töredéke a hagyományos gázkazánokénak.
A kondenzációs kiskazánok speciális előkeveréses égővel működnek. A ventilátor a hőigénynek, illetve a fűtésszabályozónak megfelelően változtatja a fordulatszámot, és ezen keresztül a kazán teljesítményét. Egy arányszabályozó a mindenkori levegőmennyiséggel arányos gázmennyiséget juttat a gázarmatúrán keresztül az égőhöz. A gáz-levegő aránya is állandó, és ez igen jó hatásfokú nagyon csekély mértékű levegőt szennyező károsanyag-kibocsátást eredményez.
A kazánok hőcserélőjében lecsepegő kondenzátum füstgázmosóként funkcionál, kimosva a szennyezők java részét, és azok a kondenzvízben feloldva híg savként kerülnek a kazánon és szifonon keresztül a szennyvízhálózatba. A földgázüzemnél keletkező kondenzátum pH-értéke 3,5-5 között mozog. A kondenzátum savassága megfelel a szódavíznek, híg ecetnek vagy egy savas esőnek, azaz tulajdonképpen hasonló pH-értékű anyagokkal naponta érintkezünk, a velük való foglalkozásra nincsenek különösebb előírások.
A kondenzátum kis kazánok esetében közvetlenül beengedhető a szennyvízhálózatba. Csak nagyobb kazánoknál írják elő semlegesítő berendezés alkalmazását. Magyarországon a GMBSZ a 140 kW alatti teljesítményű kondenzációs kazánoknál megengedi a kondenzátum semlegesítés nélküli bevezetését a közcsatornába. A nyugat-európai országokban általában 200 kW vagy a feletti teljesítményű kondenzációs kazánoknál írják elő a semlegesítést.
A savas kondenzátum tulajdonképpen hasznos, ugyanis a szennyvíz mindig lúgos, és azt a tisztítóműben savval semlegesíteni kell. A savas kondenzátum a csatornában elősemlegesítést végez. Mivel a háztartásokban keletkező szennyvíz mennyisége nagyságrenddel nagyobb, mint a kondenzációs kazánoknál keletkező szennyvízé, a kondenzátum csak kis mértékben csökkenti a szennyvíz lúgosságát. A szennyvíz-lefolyó csöveknél ma már szinte kizárólag műanyag csöveket alkalmaznak, amelyek savállók, így azok károsodásától sem kell tartani.