Roční stupeň využití

Přivedená topná energie Q_zu,a daného roku se určuje ze skutečně spotřebované palivové energie. K tomu se množství paliva měří plynoměry a průtokoměry oleje a násobí výhřevností.

Množství energie Q_N,a skutečně využívané v provozu se zjišťuje prostřednictvím měření množství páry a přepočtu množství tepla. Z množství páry a tlaku páry a popř. teploty páry se vypočítá množství tepla obsaženého v páře.

Měřeno a sečteno za dobu jednoho roku a vyděleno množstvím energie obsažené v palivu dostaneme roční stupeň využití zařízení.

V ročním stupni využití parního kotlového zařízení jsou tak obsaženy všechny ztráty parního kotlového zařízení podmíněné provozem, jako spalinové ztráty, ztráty zařízení, distribuční ztráty a ztráty kondenzátu.

Proti účinnosti kotle ve výši 95 % může být skutečný roční stupeň využití pouhých 60 %. Zejména když je průměrný výkon kotle velmi nízký, jsou ztráty vedením a sáláním, které jsou obecně na výkonu kotle nezávislé, v poměru k nasazenému teplu paliva velmi vysoké. Navíc k tomu přistupují ještě ztráty z provětrávání kotlového zařízení při taktování hořáku a ztráty na úpravu vody.

Pokud je zařízení velmi často provozováno pouze na částečný výkon, může připadat 20 ... 40 % potřeby paliva na provozní ztráty.

Účinnost kotle s využitím kondenzačního tepla

Při spalování uhlovodíkových řetězců tak, jak se vyskytují ve většině kapalných nebo plynných paliv, vzniká ve spalinách vedle CO₂ také H₂O, tedy voda. Při vysokých teplotách spalin je tato voda ve formě páry.

Pokud je však možno teplotu spalin lokálně v místě zchladit pod kondenzační teplotu, pak vodní pára ve spalinách částečně kondenzuje na studených teplosměnných plochách a teplo, které je přitom odevzdáváno, může být využito.

Oproti vzorci pro kotel bez kondenzace je vzorec pro účinnost kotle rozšířen o podíl kondenzace:

Podíl kondenzátu udává poměr mezi prakticky vznikajícím a teoreticky možným množstvím kondenzátu ve spalinách a má hodnotu dle dimenzování většinou 0,3 ... 0,6.

Účinnost nad 100 % při účinnosti kondenzační techniky nejsou žádné perpetuum mobile, nýbrž se dají přičítat pouze k referenční bázi výhřevnosti H_i. Pokud bychom nasazenou energii vztáhli k fyzikálně správné hodnotě spalného tepla H_s, byla by účinnost dosažitelná bez jakýchkoliv ztrát 100 %. Z důvodů srovnatelnosti s konvenčními zařízeními však bylo definováno, že bude i u kondenzačních zařízení ponechána jako referenční vztažná veličina výhřevnost.

Obr. "Tepelná bilance parního kotle s kondenzační technikou a plynovým spalovacím zařízením (hodnoty jako příklad)"

Rozdíl mezi výhřevností a spalným teplem je latentní teplo ve spalinách a představuje maximální podíl tepla, který může být přídavně získán kondenzací vodního podílu ve spalinách.

Následující diagram má zřetelně znázornit zisk účinnosti z kondenzace spalin a ekonomickou optimalizaci.

U paliva plynu až do začátku kondenzace spalin (při teplotě teplosměnných ploch zhruba 56 °C) stoupá účinnost lineárně s redukcí teploty spalin. Při počínající kondenzaci ve spalinách však již není rozhodující redukce teploty, nýbrž především míra kondenzace α vodní páry obsažené ve spalinách. V diagramu jsou modrou barvou čárkovaně znázorněny různé míry kondenzace 25, 50, 75 a 100 %. Při odpovídající vysoké míře kondenzace účinnost dále skokově stoupá.

Speciální konstrukce kondenzačního tepelného výměníku přitom umožňuje, aby při velmi nízkých vstupních teplotách vody (například přídavné vody o teplotě 15 °C) i u teploty spalin měřené v komíně zřetelně nad rosným bodem spalin již kondenzovala značná množství vody obsažené ve spalinách.

Například je v diagramu k zemnímu plynu H dosaženo účinnosti 100,9 % při míře kondenzace 34 % a měřené průměrné teplotě spalin 75 °C.

Obr. "Průběh účinnosti spalovacího zařízení v závislosti na teplotě spalin u zemního plynu H"

Rozhodující pro výši míry kondenzace α je vedle množství vody především pokud možno velký odstup vstupní teploty vody od minimální teploty kondenzace, která je v diagramu znázorněna křivkou míry účinnosti závislou pouze na teplotě, a to červenou (zemní plyn H) nebo fialovou (topný olej EL.)

Modře znázorněná oblast představuje technicky dosažitelnou oblast kondenzace spalin pro parní kotlová zařízení.