Przedstawiam nowy rodzaj kotła kondensacyjnego: gazowy kocioł pulsacyjny. Zastosowano w nim odmienny sposób spalania gazu – tradycyjny palnik zastąpiono silnikiem pulsacyjnym. Określenie „nowy” nie całkiem jest tu na miejscu, ponieważ idea silnika pulsacyjnego narodziła się w Niemczech w 1939 r. w zakładach Argus. Zatem jest to swoisty „powrót do przeszłości”, bowiem we współczesnym urządzeniu wykorzystano taką samą zasadę działania silnika pulsacyjnego jak w tych używanych do napędu niemieckich bomb V1.
W kotle pulsacyjnym wykorzystuje się zasadę spalania gazu w technologii kondensacji z pulsacyjnym systemem spalania, opracowaną i stosowaną pierwotnie w silnikach lotniczych. Przeniesienie tej technologii do urządzenia grzewczego możliwe było dzięki dziesięcioletniemu programowi badań firmy Auer. Najistotniejszą cechą nowej konstrukcji w porównaniu do tradycyjnych kotłów kondensacyjnych jest zastąpienie palnika (elementu, który może się rozregulować) komorą spalania, która w istocie jest silnikiem pulsacyjnym. Przez otwartą klapkę zaworową do komory dostaje się mieszanka powietrzno-gazowa, która zostaje zapalona przez świecę zapłonową. Wybuch powoduje wzrost ciśnienia i domknięcie klapki, a spaliny bardzo gwałtownie przedostają się do zwoju rur wylotowych (wymiennika ciepła). Powstałe w ten sposób podciśnienie w komorze spalania powoduje, że klapka zaworowa otwiera się ponownie i pobierana jest kolejna dawka mieszanki. Rozgrzana świeca zapłonowa wywołuje kolejne zapłony bez obecności iskry. Cykl ten powtarzany jest 115 razy na sekundę.
Właśnie dzięki spalaniu pulsacyjnemu w konstrukcji kotła wyeliminowano palnik i obecność ciągłego płomienia. Temperatura spalin w momencie wydmuchu do nagrzewnicy wynosi ponad 800°C. Wyeliminowanie ciągłego płomienia pozwoliło uzyskać jeszcze jedną ważną cechę. W zwoju rur wydechowych powstaje w jednym momencie ok. 2 tys. impulsów cieplnych, które przesuwają się stopniowo przez rurki nagrzewnicy w sposób nieregularny, powodując zakłócenia przepływu spalin. Sprawia to, że na wewnętrznej powierzchni wymiennika nie powstaje warstwa osadu ograniczająca wymianę ciepła.
Dla użytkownika kotła pulsacyjnego istotne jest to, że urządzenie nie rozregulowuje się i nie zanieczyszcza od środka, a obsługa ograniczona jest jedynie do sprawdzenia, czy klapka dopuszczająca gaz do komory spalania jest sprawna. Takie rozwiązanie zostało zastrzeżone międzynarodowym patentem.
Spalanie pulsacyjne jest bezpieczne, ponieważ ciśnienie powstające w procesie spalania jest znikome. Co więcej, temperatura w komorze spalania jest niższa niż w kotłach kondensacyjnych z palnikami. Kocioł pulsacyjny znajduje zastosowanie zarówno do ogrzewania domów jednorodzinnych, jak również większych obiektów budowlanych, np. pensjonatów lub kamienic, wyposażonych w tradycyjną instalację grzejnikową lub inne systemy grzewcze oraz do uzyskania ciepłej wody użytkowej.
Kocioł pulsacyjny to najbardziej ekologiczne urządzenie gazowe (dla kotła o mocy 20kW emisja 10 mg NOx/kWh). Doskonale współpracuje z alternatywnymi źródłami ciepła i może być zasilany zarówno gazem ziemnym, jak i propanem.
OPRAC. MAREK MAJCHRZAK
Na podst. materiałów firmy Ciepło-Tech s.c.
Cały artykuł w numerze 9/2011 Eurogospodarki.