Kaskada kotłów - niezawodnie i elastycznie.

Kaskada kotłów - kiedy jeden to za mało

W nowoczesnych instalacjach grzewczych coraz częściej spotyka się kaskady kotłów gazowych, czyli układy złożone z dwóch lub więcej jednostek pracujących razem na rzecz jednego systemu. Takie rozwiązanie może wydawać się na pierwszy rzut oka przesadne - po co montować trzy kotły, skoro można kupić jeden duży? No właśnie… nie zawsze można. I nie zawsze warto.

Dlaczego warto postawić na kaskadę kotłów?

Pierwszym i często najważniejszym argumentem jest niezawodność. W przypadku pojedynczego kotła każda awaria oznacza odcięcie źródła ciepła. Natomiast w kaskadzie, nawet jeśli jeden z kotłów odmówi posłuszeństwa, pozostałe nadal mogą działać. Ogrzewanie działa dalej, choć z ograniczoną mocą - ale działa. W budynkach użyteczności publicznej, hotelach czy większych domach wielorodzinnych to zapasowe źródło ciepła bywa kluczowe.

Kolejna sprawa to moc całkowita systemu. Czasem po prostu nie ma na rynku pojedynczego kotła, który spełniłby wymagania danego obiektu. A nawet jeśli jest - może być zbyt duży jak na niższe zapotrzebowanie w cieplejsze dni. Kaskada rozwiązuje ten problem elegancko: włącza tylko tyle jednostek, ile potrzeba.

No i tu dochodzimy do trzeciej, mniej oczywistej zalety: modulacja mocy. Duży kocioł ma określony zakres modulacji - np. od 25 do 100% swojej mocy nominalnej. Ale jeśli zestawimy cztery mniejsze kotły o mocy 25 kW, możemy osiągnąć znacznie szerszy zakres: np. od 3 kW do 100 kW, jeśli urządzenia mają dobrą modulację jednostkową. To oznacza mniejsze straty, lepszą efektywność i stabilniejszą pracę systemu - zwłaszcza w okresach przejściowych.

Układ kaskadowy wymaga starannego zaprojektowania - zarówno pod względem hydrauliki, jak i systemu spalinowego. I nie chodzi tylko o sumowanie mocy. Uwagi wymaga spólne odprowadzenie spalin. W kaskadach często stosuje się systemy spalinowe typu CLV (Concentric Layered Venting), czyli wspólne przewody powietrzno-spalinowe. Trzeba jednak dopilnować, by były zgodne z dokumentacją producenta i spełniały wymagania norm. Jeśli przewód spalinowy ma być wspólny dla kilku kotłów, konieczne jest wykonanie obliczeń - tzw. symulacji ciągu. Potrzebna jest też opinia kominiarska.

Osobnym zagadnieniem jest odprowadzanie kondensatu - każdy kocioł kondensacyjny produkuje kwaśny kondensat, który trzeba neutralizować i odprowadzać do kanalizacji. W kaskadach ta ilość się sumuje. Przy szacowaniu zapotrzebowania na neutralizator kondensatu pod uwagę trzeba brać moc maksymalna - sumarycznie całej kaskady.

Sterowanie kaskadą

W większości przypadków sterownik główny - często zintegrowany z jednym z kotłów lub montowany osobno - decyduje, które kotły pracują i z jaką mocą. Algorytmy pracy są różne. Czasem stosuje się rotację, czyli naprzemienne włączanie jednostek, by równomiernie je eksploatować. W innych systemach najpierw działa kocioł główny, a pozostałe są "dociągane" tylko przy większym zapotrzebowaniu. Kaskadę można optymalizować tak aby pracowało jak najmniej kotłów lub aby pracowały wszystkie ale jak najmniejszą mocą.

Taki układ wymaga precyzyjnych ustawień i dobrej współpracy z automatyką budynku. W bardziej zaawansowanych instalacjach system kaskady integruje się z BMS-em (Building Management System), co pozwala na centralne zarządzanie pracą całej instalacji - zdalnie, z poziomu komputera czy nawet aplikacji.

Teoretycznie można podłączyć różne kotły w kaskadę, ale w praktyce tego nie polecamy. Różnice w parametrach pracy, sposobie sterowania i konstrukcji mogą prowadzić do niestabilności. Lepiej trzymać się jednego producenta i jednego modelu. Daje to dodatkową korzyść - możliwość przesuwania części pomiędzy kotłami i utrzymywania zapasu cześci zamiennych (wentylator, zawór gazowy, wymiennik, pompa) oraz eksploatacyjnych (uszczelki, elektrody).

Dodatkowe koszty związane z kaskadą

Kaskada posiada również wady bo wymaga nieco więcej pracy serwisowej niż pojedynczy kocioł, ale z drugiej strony - pozwala na serwisowanie jednego urządzenia bez wyłączania całego systemu. To przydatne, a nawet bezcenne np. w szczycie sezonu grzewczego, gdy "nie ma kiedy wyłączyć kotłowni". W przypadku awarii powstałej w trakcie czyszczenia jednego z kotłów, reszta pracuje dalej i na spokojnie można wymienić uszkodzone elementy.