Z techniczno-budowlanego punktu widzenia

 

Proponuję zacząć od definicji sprawności. W najprostszym ujęciu sprawność to nic innego, jak stosunek efektów do nakładów. Weźmy prosty przykład: ot, zwykły silnik elektyczny w pralce, czy w odkurzaczu. Jeżeli taki silnik podczas pracy pobiera 1 kW energii elektrycznej na zaciskach, dając w efekcie 0,9 kilowata mocy mechanicznej na wałku napędowym, to bez problemu określimy jego sprawność przy użyciu powyższej definicji. Wynosi ona 0,9 lub też 90 %, co na jedno wychodzi, ponieważ efektem jest tu uzyskiwana moc mechaniczna, natomiast nakładem jest doprowadzona do tego silnika moc elektryczna.

 

Co w sensie fizycznym oznacza więc informacja, że kocioł osiąga sprawność 110 %? Użyjmy jeszcze raz definicji sprawności. Okazuje się, że są kotły, które wytwarzają na przykład 11 kW mocy grzewczej, pobierając jedynie 10 kW energii chemicznej zawartej w paliwie. Oznacza to, że oto skonstruowano jakieś perpetuum mobile, a nawet więcej - urządzenie, które z niczego wytwarza moc grzewczą. Czy wynika z tego, że producenci takich kotłów oszukują nas, klientów? Cóż, ja nie nazwałbym tego oszustwem, lecz raczej robieniem z nieświadomego klienta idioty. Na całe szczęście nie wszyscy tak postępują i zdarzają się też rzetelni producenci.

 

Jak już napisałem na wstępie, tajemnica kryje się w odpowiednim przyjęciu układu odniesienia, a ten trick ze sprawnością 110 % dotyczy kotłów kondensacyjnych. Otóż ze spalaniem paliw wiąże się kilka pojęć i definicji, z których istotne pod kątem bieżących rozważań są dwie: wartość opałowa dolna oraz ciepło spalania.

 

Jest to ilość ciepła odprowadzonego z komory spalania po zupełnym i całkowitym spaleniu jednostki paliwa, jeżeli spalanie odbyło się pod stałym ciśnieniem, spaliny zaś zostały ochłodzone do temperatury początkowej substratów, przy czym para wodna zawarta w spalinach nie uległa skropleniu.

 

Żądanie nieskroplenia pary wodnej przy izobarycznym ochładzaniu spalin do temperatury substratów oczywiście nie mogłoby w praktyce być spełnione. Wartości opałowej nie można więc bezpośrednio zmierzyć. Można ją jedynie obliczyć na podstawie wyników pomiaru kalorymetrycznego.

 

 

zwane również wartością opałową górną lub entalpią spalania, jest to niemal to samo, z tą różnicą, że przyjmuje się, iż para wodna w spalinach pochodząca z wilgoci paliwa i spalenia wodoru powinna w całości ulec skropleniu.

 

 

 

Jak widać z powyżej przytoczonych definicji cała sprawa rozbija się o ciepło przemiany fazowej - skroplenia pary wodnej zawartej w spalinach. Przy określaniu sprawności istotne jest, którą wartość bierzemy pod uwagę: dolną, czy górną. Jeżeli rozważamy kocioł kondensacyjny, to logika nakazuje, aby sprawność określić w odniesieniu do ciepła spalania, a nie wartości opałowej dolnej. W przeciwnym razie dochodzimy do absurdalnego wniosku, o czym już wspomniałem na początku.

 

Technika kondensacyjna w ogrzewnictwie, to stosunkowo nowa dziedzina, stąd jeszcze do niedawna nie było w zwyczaju określać sprawności urządzeń grzewczych w odniesieniu do ciepła spalania. Wykraplanie wilgoci jest wręcz niepożądanym zjawiskiem w tradycyjnych (niekondensacyjnych) układach grzewczych, ponieważ powoduje korozję elementów kotłów, a nierzadko również niszczenie konstrukcji kominów. Z tego względu sprawność zwykłych kotłów określa się w odniesieniu do wartości opałowej dolnej. W nowoczesnych kotłach ta sprawność wynosi mniej więcej 90-92 %. W przypadku kotłów kondensacyjnych ich sprawność, ale liczona względem ciepła spalania wynosi około 94% (a nie 110).

 

Jeżeli sprowadzimy określanie sprawności urządzeń kondensacyjnych i niekondensacyjnych do wspólnego mianownika, to okazuje się, że sprawność zwykłych kotłów wynosi około 83-85 %. Jest więc o około 10 % niższa od sprawności kotłów kondensacyjnych. Te dodatkowe 10 % sprawności osiągamy dzięki odzyskowi ciepła przemiany fazowej, oddawanego przez wilgoć podczas kondensacji w kotle.

 

Nie pozostaje mi na koniec nic innego, jak tylko ogłosić, że jednak perpetuum mobile nie istnieje, a przynajmniej ja nic o tym nie wiem.