Газовые конденсационные котлы отопления принцип работы. Конденсационный котел — принцип работы, плюсы и минусы. Особенности теплообменников конденсационных устройств
Для большинства современных людей, которые, так или иначе, сталкиваются с выбором котла отопления, такой агрегат, как конденсационный котел, ассоциируется с надежностью, долговечностью и экономичностью. Это сравнительно новая разработка, с которой человек еще не совсем полностью разобрался – да, ему приписывают много преимуществ, но так ли это на самом деле, покажет время. Обгонять мы его не будем, а просто рассмотрим, что это такое и как оно работает. Вместе с сайтом сайт мы разберемся с принципом работы, согласно которому функционирует конденсационный газовый котел отопления, ознакомимся с его преимуществами и недостатками, а также со многими другими вещами, характерными для этого топочного агрегата.
Котел газовый двухконтурный конденсационный фото
Конденсационный газовый котел: что это такое
Если сравнивать стандартный газовый котел с его конденсационным аналогом, то можно прийти к выводу, что их отличия заключаются не только в некоторых новшествах, а в кардинально различных принципах работы. Да, и в том и в другом случае нагрев теплоносителя происходит благодаря горению газа, но в конденсационном котле нагрев теплоносителя дополнительно еще производится с помощью отработанных газов.
Причем система дымоудаления в данном случае производит первичный нагрев жидкости – отработанные газы, в которых в большом количестве содержится водяной пар, сначала подогревают теплоноситель, а уже потом непосредственно газ догревает его до заданной температуры. Именно благодаря всему этому и происходит экономия топлива – КПД конденсационных котлов по сравнению со стандартными агрегатами данного типа выше на 15-20%.
Как работает такой котел? Если не вникать подробно в его конструкцию, то описать последовательность технологического цикла нагрева теплоносителя можно следующим образом.
Все просто, но на самом деле такой подход к нагреву теплоносителя требует некоторого переоборудования котла. Во-первых, подача теплоносителя в систему отопления в таких агрегатах осуществляется в нижней части котла. Во-вторых, верхний низкотемпературный конденсационный теплообменник оснащается резервуаром для сборки конденсата. В-третьих, все эти нововведения в значительной мере увеличивают габариты котла. В принципе, со всем этим легко мириться, если такое оборудование действительно позволяет экономить газ, что и является основным достоинством котла данного типа. Но кроме него, у этого газового оборудования имеются другие достоинства.
Плюсы и минусы конденсационных газовых котлов
Как вы уже поняли, основным преимуществом, которым обладают газовые конденсационные котлы, является высокий коэффициент полезного действия – не увеличивая затраты топлива, они вырабатывают большую мощность, чем классическое газовое оборудование этого типа. Кроме того, к положительным моментам работы этих котлов можно отнести еще и следующие моменты.
Все это очень хорошо, но наряду с преимуществами, газовые конденсационные котлы имеют и недостатки. Во-первых, максимальная эффективность и экономичность в работе достигается только при низкотемпературных режимах работы – если температура теплоносителя в обратном трубопроводе превышает 50 градусов, то котел будет работать как стандартное газовое оборудование. Это накладывает некоторые ограничения на область его применения – чтобы обеспечить эффективность и экономичность работы конденсационного котла, необходима большая площадь . Как вариант, они могут использоваться в системах с большим количеством теплых полов. Во-вторых, стоимость, которая превышает цену обычного газового котла более чем в 2 раза. В-третьих, сложный и непростая настройка системы отопления, осуществить которые без специалистов весьма трудно. И, в-четвертых, это необходимость отводить конденсат – к котельному оборудованию данного типа нужно проводить ветку .
И это еще не все неприятные моменты использования газовых конденсационных котлов – в паре с обычными линейными они работают не совсем как положено. Максимальная эффективность этого оборудования возможна только при коллекторных схемах разводки отопительных систем.
Виды конденсационных газовых котлов
Как и большинство других газовых котлов, конденсационное оборудование этого типа можно классифицировать по нескольким признакам.
Как и все другие котлы, конденсационные агрегаты отличаются по мощности, на которую следует обращать внимание при в первую очередь, так как от этого показателя в полной мере зависит способность котла обогревать помещение той или иной площади. Максимальная мощность настенных конденсационных котлов не может превышать 24кВт – в отличие от них, аналогичный показатель напольного оборудования данного типа может доходить до 100кВт.
Производители конденсационных котлов
Ни для кого не секрет, что именно от производителя зависит качество любой продукции – не исключением являются и конденсационные котлы. Стоят они немалых денег и, приобретая подобные агрегаты, нужно быть уверенным, что деньги не потрачены понапрасну, и они смогут работать в течение длительного срока. В этом отношении предпочтение в выборе лучше отдать проверенным производителям, к которым можно отнести следующие компании.
Если говорить о конденсационном оборудовании эконом класса, то здесь можно выделить котлы BAXI, которые обладают оптимальным сочетанием технических характеристик и стоимости – котел мощностью 28кВт обойдется потребителю примерно в 1500 долларов. При этом производитель дает весьма немаленькую гарантию на свою продукцию, что делает этот котел весьма доступным для широкого круга людей.
В заключение темы про конденсационный газовый котел скажу несколько слов об одном очень важном моменте, оказывающим влияние на длительность эксплуатации оборудования данного типа. Речь идет о теплообменнике, а вернее материале, из которого он изготавливается – практически все конденсационные котлы оборудуются теплообменниками из нержавеющей стали или из кремний-алюминиевых сплавов. В принципе, хорошо работает и тот и другой вариант, но нержавейка менее подвержена коррозии под воздействием конденсата. Долго проработают и те и другие, но именно нержавейка работает дольше всего.
В производстве отопительных систем наиболее перспективной инновационной технологией считается конденсация водяных паров, которые образуются во время сгорании углеводородов. По такому принципу, работают конденсационные котлы. Это новое отопительное оборудование на российском рынке появилось недавно, но уже пользуется немалым покупательским спросом. В продаже представлены котлы конденсационные как зарубежных, так и отечественных производителей.
Широкий ассортимент конденсационных котлов предлагает компания BAXI, которая, благодаря высокому качеству своей продукции, стала лидером российского рынка котельного оборудования. Конденсационные котлы Бакси это напольные и настенные конденсационные котлы, отличающиеся высоким коэффициентом полезного действия. Другими известными марками котельного оборудования на отечественном рынке можно назвать конденсационные котлы vaillant и висман.
Конденсационный котел
Принципы горения и конденсации
Любое углеводородное топливо при горении выделяет тепло. В процессе сгорания топлива конечными продуктами становятся углекислый газ (СO 2) и (Н 2 О) вода, которая под действием высоких температур превращается в пар. Испаряясь, вода затрачивает тепло, но его можно получить обратно в процессе конденсации, то есть, если вода из газообразной фазы перейдет снова в жидкую.
Как работают конденсационные котлы
Принцип работы конденсационных котлов был известен давно, но применять его в котельном оборудовании из чугуна и стали было невозможно, так как водный конденсат, обладая высокой кислотностью и имея в своем составе углекислый газ, вызывал коррозию стальных и чугунных котлов. Только с появлением коррозионно-стойких сплавов и нержавеющей стали стало возможным внедрить данную технологию в производство котельного оборудования.
Как мы уже знаем, при охлаждении пар снова переходит в жидкое состояние и освобождает определённое количество теплоты. Если рассматривать обычный котел, то при его работе с процессом конденсации идет борьба, а в котлах конденсационных конденсация только приветствуется. Их конструкция предусматривает специальный теплообменник, в котором и происходит процесс конденсации, а выделяемое тепло при этом процессе отбирается для системы отопления
Конденсационный котел имеет коэффициент полезного действия — 108-109%. Как же это возможно, если по законам физики КПД не может превышать 100%, так как потери энергии в любых процессах неизбежны.
В неконденсационных котлах во время сжигания газа отбирается не вся тепловая энергия, а только ее большая часть. Тепловой поток в теплообменнике охлаждается только до температуры 140-160° С, при его охлаждении до более низкой температуры в дымоходе уменьшается тяга образуется агрессивный конденсат, вызывающий коррозию элементов котла. Тепловая энергия, которую можно получить в процессе конденсации в обычных котлах не используется, она называется скрытой.
Конденсационные газовые котлы используют в своей работе энергию, скрытую в конденсирующихся водяных парах, поэтому их коэффициент полезного действия, в сравнении с КПДД обычных котлов, превышает 100%. Основным элементом любого котла является теплообменник. В конструкции конденсационных котлах теплообменника два. Они могут быть раздельными или совмещенными (двухступенчатыми). Первый теплообменник работает так же, как и в обычных котлах. Через него проходит тепловой поток но, не остывает ниже точки росы. Второй конденсационный теплообменник отбирает тепло, оставшееся у продуктов сгорания, и охлаждает до температуры ниже точки росы.
Водяной пар, конденсируется на стенках второго теплообменника, и отдает скрытую тепловую энергию воде. В этот момент у продуктов сгорания происходит дополнительный отбор тепла их температура на выходе из теплообменника только на 10-15°С выше температуры теплоносителя.
Чтобы решить проблему коррозии, которую вызывает агрессивный конденсат, производители используют при изготовлении котлов устойчивые к коррозии и химическим воздействиям материалы (нержавеющую сталь, силумин (алюминиево-кремниевый сплав)).
В Европе, и в частности в Германии, действуют нормы, требующие нейтрализовать конденсат перед сливом в канализацию. Нейтрализатор представляет собой емкость с гранулами магния и калия. Проходя через эти щелочные реактивы, конденсат нейтрализуется, и когда выводится в канализацию, не представляет собой опасности для окружающей среды. В России санитарные нормы не требуют нейтрализации конденсата, поэтому он просто собирается в специальный резервуар, предусмотренный в конструкции котла, и, в последствие, отводится в канализацию в своем первоначальном виде. В котлах мощностью до 30 кВт, предназначенных для отопления частных домов, за 24 часа сутки работы образуется около 30 л конденсата.
Достоинства и недостатки конденсационных котлов
Настенный отопительный котел
Конденсационный газовый котел можно назвать одним из самых экономичных и высокоэффективных отопительных приборов. Его КПД на 10-15% выше, чем коэффициент полезного действия у традиционного котла. Кроме того по экономичности конденсационные котлы на 20 % превышают обычное котельное оборудование.
В конструкциях конденсационных котлов применяются высокотехнологичные горелки, которые готовят топливно-воздушные смеси в оптимальных пропорциях, что минимизирует возможность неполного сгорания топлива. Благодаря этому снижается количество выбросов вредных веществ.
Отходящие газы имеют низкую температуру (ниже 40 °С), что дает возможность применять для конденсационных котлов дымоходы из пластмассы, тем самым уменьшая затраты на монтаж отопительной системы.
Преимуществами конденсационных котлов можно назвать:
- небольшие габариты и небольшой вес котельного оборудования;
- экономичность (экономия газа составляет 35% за сезон);
- глубокую модуляцию (экономия газа при частичных нагрузках);
- невысокий уровень вибраций и низкий уровень шума;
- возможность каскадной установки;
- экономия на дымоходе (можно устанавливать дымоходы с меньшим диаметром);
- уменьшение выбросов вредных веществ NO X и CO 2 (ниже в 7 раз, чем у обычных котлов).
Каскад конденсационных котлов
Благодаря небольшим габаритам и малому весу котельного оборудования, для установки котла требуется меньше места, в то же время снижаются затраты на его транспортировку и монтаж. Существует такое заблуждение, что конденсационные котлы эффективно работают только с системой отопления теплый пол. В другом случае эффективность их не больше, чем у традиционных котлов. Но это не так. В конструкции конденсационного котла есть модуляционная горелка, позволяющая достигать глубокой модуляции мощности, уменьшая при этом затраты газа и воздуха.
Процесс конденсации в котле идет и при работе отопительного оборудования с радиаторной системой отопления. При пониженных нагрузках КПД конденсационного котла вполне может достигать высоких значений, в отличие от обычных газовых котлов, у которых КПД в таком режиме падает из-за переизбытка воздуха.
Для каскадной установки конденсационных котлов производители предлагают специальные регуляторы (например, фирма BAXI продает для своих котлов регулятор RVA47), которые превращают котлы, установленные отдельно, в единую систему.
Преимуществами каскадной системы является легкость монтажа и компактные размеры котельной. Благодаря пониженным вибрациям и низкому уровню шума при установке конденсационных котлов, нет надобности делать виброизолирующие платформы и звукоизоляцию помещения, предназначенного для котельной. Что тоже позволяет сэкономить денежные средства при установке отопительной системы.
Экономить на размерах дымохода, позволяет работающий в конденсационных котлах вентилятор. Он развивает довольно высокое давление, поэтому диаметр дымохода может быть в два раза меньше, чем при монтаже отопительной системы с традиционными котлами.
Благодаря низким выбросам NO X и CO 2 ,конденсационные котлы относятся к разряду экологичного оборудования, их часто используют для оборудования котельных в курортных и заповедных зонах. Отыскать недостатки в котлах конденсационных очень трудно. Главным минусом этого отопительного оборудования является высокая цена, которая в два раза выше цены обычных котлов.
Применение
По внешнему виду конденсационные котлы мало чем отличаются от традиционных. Изготавливают их в настенном варианте и напольном варианте. Настенные газовые конденсационные котлы обладают меньшей мощностью, чем напольные и применяются в быту для отопления частных домов и коттеджей.
Напольные конденсационные котлы с высокой мощностью используют для отопления промышленных объектов и офисных помещений.
Конденсационные газовые котлы выпускают одно-, и двухконтурные. Применяются двухконтурные котлы и для отопления и для нагревания воды. Мощность одно- и двухконтурных котлов составляет — 20-100 кВт. Этого достаточно для бытового использования котлов. Для промышленного применения выпускают модели большей мощности.
Основные отличия конструкции конденсационных котлов от обычных
Конденсационные котлы отличаются от традиционных материалом, используемым для теплообменника. Их теплообменник выполняется из кислотостойкого сплава силумина или нержавеющей стали. Образующийся в котле водный конденсат имеет повышенную кислотность и вызывает коррозию таких материалов, как сталь и чугун, которые используются в производстве неконденсационных котлов. Форма теплообменника представляет собой трубу сложного сечения, имеющую дополнительные спиралевидные ребра. Такая форма теплообменника способствует увеличению площади теплообмена и повышает эффективность работы котла.
В конденсационных котлах перед горелкой установлен вентилятор, который «высасывает» газ из газопровода и смешивает его с воздухом, после чего направляет смесь газа с воздухом к горелке.
Устройство конденсационного котла
Дымовые газы удаляются через коаксиальные дымоходы, изготовляемые из термостойкого пластика. Кроме этого, в конденсационных котлах есть насос, управляемый электроникой, который оптимизирует мощность отопления, экономя электроэнергию и снижая шум от теплоносителя, протекающего в системе отопления.
Конструкция традиционных котлов не предусматривает процесса конденсации и использования крытой энергии, поэтому температуру продуктов сгорания поддерживают на высоком уровне. Часть тепла в таких котлах не используется, а выводится с продуктами сгорания через дымоход.
Так как конденсат обладает химической агрессивностью, чтобы его использовать необходимо элементы котла делать из химически устойчивых материалов, стоимость которых довольно высокая. Производителям намного легче продавать более дешевые товары, чем вкладывать свои средства в прогрессивные, но дорогие технологии. Поэтому большинство котлов, представленных на рынке, созданы на основе устаревших технологий. Для пользователей же выгоднее купить пусть дорогие, но более эффективные конденсационные котлы, которые позволяют экономить на расходе топлива.
Производители предлагают для своих конденсационных котлов комплекты для подключения, нейтрализаторы конденсата, расширительные баки, предохранительные устройства, комплекты трубной обвязки котлов, системы для отвода дымовых газов.
В Европейских странах конденсационные котлы — самый массовый вид отопительных приборов. Есть страны, в которых запрещена установка неконденсационных котлов. Причина этому — более высокий КПДД и более низкий показатель выброса вредных веществ в конденсационных котлах.
У пользователей нашего портала есть уникальная возможность - следить, как в рамках проекта с FORUMHOUSE мы, с нашими партнёрами, строим в Подмосковье комфортабельный и энергоэффективный загородный дом. Для этого при возведении коттеджа используются самые современные материалы и технологии.
В качестве фундамента выбрана УШП, а системы отопления - тёплый пол. Кроме этого, котельной стал настенный конденсационный газовый котел. О том, почему для нашего проекта было выбрано именно это оборудование, и в чём заключаются преимущества его работы, в формате мастер-класса вам расскажет технический специалист компании .
- Принцип работы конденсационного газового теплогенератора.
- Преимущества использования конденсационного газового котла.
- В какой системе отопления лучше всего использовать это оборудование.
- На что обратить внимание при эксплуатации конденсационного газового котла.
Принцип работы конденсационного газового теплогенератора
Прежде чем мы расскажем о нюансах конденсационной технологии, отметим, что энергоэффективный, а значит комфортный и экономичный загородный дом - сбалансированное строение. Это означает, что, помимо замкнутого теплоизоляционного контура, все элементы коттеджа, включая инженерную систему, должны быть оптимально подобраны друг к другу. Поэтому так важно выбрать котёл, который хорошо сочетается с низкотемпературной отопительной системой «теплый пол», а также позволит сократить расходы на покупку энергоносителя в долгосрочной перспективе.
Сергей Бугаев Технический специалист компании Ariston
В России, в отличие от европейских стран, конденсационные газовые котлы менее распространены. Помимо экологичности и большего комфорта, данный вид оборудования позволяет уменьшить затраты на отопление, т.к. такие котлы работают на 15-20% экономичнее обычных.
Если посмотреть технические характеристики конденсационных газовых котлов, то можно обратить внимание на КПД оборудования - 108-110%. Это противоречит закону сохранения энергии. В то время как, указывая КПД обычного конвекционного котла, производители пишут, что оно составляет 92-95%. Возникают вопросы: откуда появляются эти цифры, и почему конденсационный газовый котёл работает эффективнее традиционного?
Дело в том, что такой результат получается благодаря методике теплотехнического расчёта, применяемой для обычных газовых котлов , не учитывающей один важный момент испарение/конденсацию. Как известно, при сгорании топлива, например, магистрального газа (метана CH 4), выделяется тепловая энергия, а также образуется углекислый газ (CO 2), вода (H 2 O) в виде пара и ряд других химических элементов.
В обычном котле температура дымовых газов после прохождения через теплообменник может доходить до 175-200 °C.
И водяной пар в конвекционном (обычном) теплогенераторе фактически «вылетает в трубу», унося с собой в атмосферу часть теплоты (выработанной энергии). Причём величина этой «потерянной» энергии может доходить до 11%.
Чтобы повысить эффективность работы котла, надо задействовать это тепло до того, как оно уйдёт, и передать его энергию через специальный теплообменник теплоносителю. Для этого нужно охладить дымовые газы до температуры т.н. «точки росы» (около 55 °C), при которой происходит конденсация паров воды с выделением полезной теплоты. Т.е. - задействовать энергию фазового перехода для максимального использования теплотворной способности топлива.
Возвращаемся к методике расчёта. Топливо имеет низшую и высшую теплотворную способность.
- Высшая теплотворная способность топлива - это количество теплоты, выделившейся при его сгорании с учётом энергии водяного пара, содержащегося в дымовых газах.
- Низшая теплотворная способность топлива - это количество выделившейся теплоты без учёта энергии, скрытой в водяном паре.
КПД котла выражается в количестве тепловой энергии, полученной при сгорании топлива и переданной теплоносителю. Причём, указывая КПД теплогенератора, производители могут по умолчанию рассчитать его по методике с применением низшей теплотворной способности топлива. Получается, что реальный коэффициент полезного действия конвекционного теплогенератора на самом деле составляет около 82-85% , а конденсационного (помним об 11% дополнительной теплоты сгорания, которые он может «забрать» из водяного пара) – 93 - 97% .
Отсюда и появляются цифры КПД конденсационного котла, превышающие 100%. Благодаря высокому КПД такой теплогенератор расходует меньше газа, чем обычный котёл.
Сергей Бугаев
Максимальную эффективность конденсационные котлы обеспечивают, если температура обратной линии теплоносителя меньше 55 °C, а это низкотемпературные системы отопления «тёплый пол», «тёплые стены» или системы с увеличенным количеством секций радиаторов. В обычных высокотемпературных системах котёл будет работать в конденсационном режиме. Только в сильные морозы нам придётся поддерживать высокую температуру теплоносителя, в остальное время, при погодозависимом регулировании, температура теплоносителя будет ниже, и за счёт этого в год мы сэкономим 5-7%.
Максимально возможная (теоретическая) экономия энергии при использовании теплоты конденсации составляет:
- при сгорании природного газа – 11%;
- при сгорании сжиженного газа (пропан-бутан) – 9%;
- при сгорании дизельного топлива (солярки) – 6%.
Преимущества использования конденсационного газового котла
Итак, мы разобрались с теоретической частью. Теперь расскажем, как особенности конструкции конденсационного котла влияют на эффективность его работы и долговечность. На первый взгляд кажется, что использовать дополнительную энергию водяного пара, скрытую в дымовых газах, можно и в обычном котле, специально «загнав» его в низкотемпературный режим работы. Например, подключив котёл (это неправильно) напрямую к системе теплого пола или значительно понизив температуру теплоносителя, циркулирующего в радиаторной системе отопления. Но, выше мы уже писали, что при сгорании магистрального газа образуется целый «букет» химических элементов. В водяном паре содержатся: углекислый и угарный газы, окислы азота, а также примеси серы. При конденсации и переходе пара из газообразного в жидкое состояние эти примеси оказываются в воде (конденсате) и на выходе получается слабый кислотный раствор.
Сергей Бугаев
Теплообменник обычного котла не выдержит длительной работы в агрессивной химической среде, со временем он проржавеет и выйдет из строя. Теплообменник конденсационного котла сделан из материалов, отличающихся коррозионной стойкостью и устойчивостью к кислотным средам. Наиболее стойким материалом является нержавеющая сталь.
При изготовлении конденсационного котла используются только долговечные и износостойкие материалы. Это увеличивает срок службы и надёжность работы этого оборудования, также уменьшаются затраты на сервисное обслуживание.
Кроме этого, повышенные требования предъявляются и к другим конструкционным элементам конденсационного теплогенератора, т.к. требуется охладить дымовые газы до нужной температуры. Для этого котёл оснащается наддувной горелкой с высокой степенью модуляции. Такая горелка работает в широком диапазоне мощностей, что позволяет оптимальным образом регулировать нагрев воды. Также конденсационные котлы оснащаются автоматикой, обеспечивающей точное поддержание режима горения, температуры отходящих газов и воды в обратной линии. Для чего ставятся циркуляционные насосы, плавно изменяющие силу напора протока теплоносителя, а не как простые 2-х и 3-х скоростные. С обычным насосом теплоноситель проходит через котёл с постоянной скоростью. Это приводит к росту температуры в «обратке», повышению температуры дымовых газов выше точки росы, а следовательно, снижению эффективности работы оборудования. Также возможен перегрев системы отопления (тёплого пола) и уменьшение теплового комфорта.
Важный нюанс : горелка обычного котла не может работать на мощности ниже 1/3 от максимальной (номинальной) мощности теплогенератора. Горелка конденсационного котла может работать на мощности, составляющей 1/10 (10%) от максимальной (номинальной) мощности теплогенератора.
Сергей Бугаев
Рассмотрим следующую ситуацию: начался отопительный сезон, температура на улице -15 °C. Мощность обычного котла, установленного в доме – 25 кВт. Минимальная мощность (1/3 от максимальной), на которой он может работать – 7.5 кВт. Предположим, что теплопотери здания составляют 15 кВт. Т.е. котёл, непрерывно работая, компенсирует эти теплопотери, плюс остаётся запас по мощности. Через несколько дней случилась оттепель, что, согласитесь, часто случается за зиму. В итоге уличная температура теперь около 0 °C или чуть ниже. Теплопотери здания, из-за повышения температуры на улице, сократились и теперь составляют примерно 5 кВт. Что произойдёт в этом случае?
Обычный котёл не сможет, работая в непрерывном режиме , выдавать необходимые для компенсации теплопотерь 5 кВт мощности. В результате он перейдёт в так называемый цикличный режим функционирования. Т.е. будет постоянно включать и отключать горелку, либо будет перегреваться система отопления.
Такой режим неблагоприятен для работы оборудования и приводит к его ускоренному износу.
Конденсационный котёл, при той же мощности и в аналогичной ситуации, в непрерывном режиме работы спокойно выдаст 2.5 кВт мощности (10% от 25 кВт)¸ что напрямую влияет на срок службы теплогенератора и уровень комфорта в загородном доме.
Конденсационный котёл, дополненный погодозависимой автоматикой, гибко подстраивается под изменения температурного режима в течение всего отопительного сезона.
Современная автоматика позволяет значительно упростить процесс управления котлом, в том числе и дистанционно, с помощью специального мобильного приложения для смартфонов, что повышает удобство пользования оборудованием.
Добавим, что отопительный сезон в России, в зависимости от региона, в среднем составляет 6-7 месяцев, начинаясь осенью, когда на улице ещё не очень холодно, и длится до весны.
Примерно 60% этого времени среднесуточные температуры на улице держатся в районе 0 °С.
Получается, что максимальная мощность котла может потребоваться только в относительно короткий период времени (декабрь, январь), когда установились настоящие морозы.
В другие месяцы от котла не требуется выход на максимальный режим работы и повышенная теплоотдача. Следовательно, конденсационный котёл, в отличие от обычного, будет эффективно работать и при температурных перепадах, и при небольшом морозе. При этом снизится потребление газа, что в тандеме с низкотемпературной системой отопления (теплым полом) уменьшит затраты на покупку энергоносителя.
Даже при использовании конденсационного котла вместе с высокотемпературным радиаторным отоплением это оборудование работает эффективнее традиционного на 5-7%.
Сергей Бугаев
Помимо экономичности, важным преимуществом конденсационных котлов является возможность получения большой мощности при компактных размерах оборудования. Конденсационный газовый котёл в настенном исполнении особенно актуален для небольших котельных.
Кроме этого, конденсационный котёл имеет турбированную горелку, что позволяет отказаться от стандартного дорогостоящего дымохода и просто вывести коаксиальную дымоходную трубу через отверстие в стене. Это упрощает монтаж оборудования или установку нового конденсационного котла взамен старого – обычного, при реновации существующей системы отопления.
Особенности эксплуатации конденсационного газового котла
Частые вопросы потребителей: что делать с конденсатом, получаемым в процессе эксплуатации котла, насколько он вреден, и как его утилизировать.
Количество конденсата можно рассчитать так: на 1 кВт*ч приходится 0,14 кг. Следовательно, конденсационный газовый котёл мощностью в 24 кВт при работе на 12 кВт мощности (т.к. большую часть отопительного периода котел работает с модуляцией, а средняя нагрузка на него, в зависимости от условий, может составлять ниже 25%) в достаточно холодный день вырабатывает 40 литров конденсата при низкотемпературном режиме.
Конденсат можно слить в центральную канализацию, при условии, что его разбавили в пропорции 10 или лучше 25 к 1. Если дом оборудован септиком или локальной очистной станцией, требуется нейтрализация конденсата.
Сергей Бугаев
Нейтрализатор представляет из себя ёмкость, заполненную мраморной крошкой. Вес наполнителя – от 5 до 40 кг. Менять её надо вручную в среднем раз в 1-2 месяца. Конденсат, обычно пройдя через нейтрализатор, самотёком попадает в канализацию.
Подведение итогов
Это современное оборудование, отличающееся надёжностью, экономичностью и эффективностью работы. Также сокращаются выбросы вредных веществ в атмосферу, что особенно актуально при ужесточении норм по экологичности. Кроме этого, установка данного типа теплогенератора, за счёт уменьшения расхода газа, позволит уменьшить затраты на отопление в долгосрочной перспективе и повысить уровень комфорта в загородном доме.
Сегодня газогорелочное оборудование представлено большим количеством агрегатов. Выделяют несколько видов отопительных котлов, каждый из которых обладает своим преимуществами и недостатками.
Электрические котлы – это простые в монтаже конструкции, для функционирования которых нет необходимости проводить газ в дом. При этом стоимость эксплуатации такой техники выше, нежели моделей, работающих на газе.
Жидкотопливные котлы – отличная альтернатива электрическим моделям. Они идеально подходят для отопления помещений без газоснабжения. При этом большинство моделей данного типа комплектуются двумя горелками для жидкого топлива и для природного газа, что делает их универсальным оборудованием.
Сегодня все большие обороты популярности набирают конденсационные котлы, принцип работы которых отличается новаторством и технической продвинутостью. Появились они на рынке относительно недавно, но успели завоевать свою нишу, в которой их объем продаж стабильно растет. Рассмотрим подробнее, в чем же заключается особенность конденсационных котлов.
Принцип работы традиционного отопительного оборудования достаточно прост. Теплообменные поверхности пропускают горячий дым, и тем самым отдается часть энергии теплоносителю. Через узел отвода дыма продукты горения выводятся на улицу. КПД таких систем недостаточно высок, так как водяной пар, который образуется при сгорании топлива, выводится вместе с газами. Стандартный котел не в состоянии отдать эту энергию теплоносителю, в то время как конденсационная техника способна это делать. Выброс дыма осуществляется через специальный коаксиальный дымоход.
Такие агрегаты оснащаются вентилятором, который нагнетает воздух, с изменяемой частотой оборотов. Это позволяет автоматике подбирать нужные условия для создания наиболее эффективной смеси воздуха и газа. Конденсационные индивидуальные котлы в большинстве своем способны функционировать от сжиженного газа, что очень актуально для регионов с неразвитой инфраструктурой.
Далеко не всегда конденсационная техника работают с предельной эффективностью. Для минимизации потерь тепла в котле происходит конденсация пара. КПД подобного агрегата повышается с понижением температурного режима отопительной системы. Именно поэтому конденсационные котлы являются лучшим выбором для отопления полов. В данном случае температура теплоносителя будет составлять около сорока пяти градусов.
Покупка такого инновационного котла целесообразна для повышения удобства использования отопительной системы, поскольку оборудование способно функционировать при невысоких температурах. Кроме того, подобные агрегаты позволяют сократить потребление топлива на 20%. Чтобы понять их преимущества в сравнении с традиционным оборудованием, имеет смысл сопоставить технические характеристики обычных и конденсационных котлов, принципы работы которых очень отличаются.
Стандартный газовый агрегат функционирует следующим образом: в специальной камере происходит сгорание топлива, газы проходят по специальному теплообменнику, отдавая при этом энергию воде, играющей роль теплоносителя. Затем газы через отводящий контур уходят на улицу. Происходит потеря энергии вместе с водяным паром, который всегда образуется при сгорании газа.
В свою очередь конденсационный котел способен извлекать дополнительную энергию из этого пара и оставлять ее в системе, повышая тем самым ее КПД.
Главное различие между обычным и конденсационным котлом заключается в том, что второй оснащается специальным теплообменником большой площади. За счет этого дым охлаждается эффективней, и его температура может опускаться до сорока градусов. Разумеется, в традиционном котле это невозможно. Пар, который содержится в дыму, становится жидким теплоносителем. Часть энергии, которая теряется в стандартном котле, остается в системе, повышая ее КПД.
Сегодня существует множество конструктивных вариаций конденсационных котлов. В частности, выделяют модели, которые монтируются на пол или фиксируются на стене. Также выделяют одно- и двухконтурные агрегаты. Такое разнообразие позволяет покупателю подобрать идеальное техническое решения для удовлетворения своих конкретных потребностей.
Конденсационные котлы: принцип работы
В агрегате происходит охлаждения пара, из-за чего он конденсируется и при этом отдает часть тепловой энергии теплоносителю. Если в традиционном котле изменение агрегатного состояния пара нежелательно, то в конденсационном такое явления является важнейшим этапом отопления помещения.
Говоря о подобном газогорелочном аппарате, стоит выделить основные его плюсы:
- КПД конденсационного отопительного котла достигает 108-109%. По этому параметру они существенно превосходят традиционное газогорелочное оборудование.
- Количество потребляемого топлива на двадцать процентов меньше в сравнении с традиционным агрегатом с сопоставимыми техническими параметрами. Современные инновационные горелки играют немаловажную роль в экономии топлива, поскольку они создают оптимальное соотношение газа и воздуха в смеси.
- Экономия на дымоходе достигается благодаря использованию более доступных конструкций из пластика. Это стало возможным потому, что температура газов, выводимых из котла, довольно низкая и составляет около 40 градусов.
Эффективность использования дополнительной тепловой энергии конденсата зависит от температуры теплоносителя на входе в систему – чем она ниже, тем больший конденсационный эффект можно получить. Сегодня производители подобной техники стремятся к обеспечению максимальной конденсации какой бы то ни было температуре теплоносителя. Решая эту задачу, инженеры акцентируют внимание на температуре точки росы.
Когда приобретение конденсационного котла целесообразно?
Сегодня конденсационные котлы агрегируются и с системой подогрева пола, и с привычными радиаторами. Степень конденсации и температура теплоносителя в обратной линии – величины обратно пропорциональные. Устанавливая конденсационный котел с подогревом пола, можно рассчитывать на еще более эффективную эксплуатацию оборудования. Температура обратной воды будет заметно ниже показателя точки росы, что позитивно отражается на КПД отопителя.
Очевидно, что конденсационные котлы сегодня являются достойной альтернативной стандартной газогорелочной техники. Правильный расчет всех показателей и корректный подход к монтажу оборудования гарантирует высокий КПД системы и комфортные условия проживания в холодное время года.
Энергосберегающие технологии и экономное использование с максимальной эффективностью энергоресурсов становятся все более актуальными темами. Конденсационные котлы - это результат применения последних уникальных технологий в технике используемой для отопления. Они имеют самый высокий КПД – на 15-17% выше, чем у обычных атмосферных котлов, срок службы длительнее в 2 - 3 раза, широкий диапазон мощностей (до 100 кВт и более).
Благодаря своей эффективности конденсационные котлы имеют высокую популярность в Европе, например в Германии 70% отопительных котлов составляют конденсационные.
Принципы работы конденсационного котла основан на получении и передаче теплоносителю дополнительной тепловой энергии, выделенной в процессе конденсации водяных паров.
В газовом котле прямого горения, передача тепловой энергии теплоносителю происходит путем нагрева теплообменника газовой горелкой в которой происходит процессе сгорания газа. Одним из составляющих образующихся в процессе сгорания газов, являются пары воды, которые в свою очередь появляются в результате сгорания водорода, присутствующем в природном газе. Часть водяных паров из отопительного котла вместе с дымогарными газами выходят через дымоход в атмосферу, а часть в виде конденсата отводится через конденсационную трубку дымохода (обычно в санузел).
В газовых котлах прямого горения конденсация – негативный фактор, в конденсационных котлах процесс конденсации водяных паров – главное условие на котором основана работы котла.
Устроен таким образом, что водяные пары имея температуру от 130 до 150 °C охлаждаются теплоносителем из обратной линии системы отопления до температуры ниже 57°C. Именно при такой температуре происходит конденсация воды, а скрытая тепловая энергия от процесса конденсации передается самому теплоносителю и добавляется к теплоте, полученной в результате сгорания природного газа. Как видно, для обеспечения процесса конденсации водяного пара задействуется теплоноситель обратной линии отопительной системы.
Чем ниже температура теплоносителя обратной линии в котле, тем больше выделяется теплоты конденсации, и, соответственно выше КПД котла – это главный принцип работы любого конденсационного котла.
Достичь максимального КПД конденсационного котла удается при температуре в обратной линии 50 – 30 °С. В процессе конденсации образуется слегка кислая среда, 3-5 pH, поэтому материалы из которых изготовлены узлы котла, используемые в зонах увлажнения должны быть устойчивые к кислотности. В зонах высокой температуры наиболее часто используются алюминиевые сплавы и нержавеющая сталь, в области низких температур наиболее экономически эффективными являются пластмассы (например полипропилен).
Теплообменники конденсационных котлов изготовлены с использованием нержавеющей стали и алюминия, оснащены системой сбора и отвода конденсата, а также нагнетающим вентилятором со ступенчатой системой мощности. Управляя числом оборотов вентилятора достигается оптимальное соотношение воздуха и газа для процесса горения и достигать высокого КПД. Для эффективного процесса сгорания газа применяются энжекционные горелки с модуляцией пламени. Удаление продуктов горения газов происходит принудительно через коаксиальную трубу. Температура дымогарных газов составляет 40-50 °C
ЭСПЛУАТАЦИЯ
Для достижения максимального КПД конденсационный котел необходимо эксплуатировать в определенном диапазоне температур. Если рабочий режим температур составляет от 60 до 80°C будет происходить незначительная конденсация водяного пара и КПД конденсационного котла составит приблизительно 98 %. Для сравнения у традиционного дымоходного газового котла КПД составляет 92 % – разница есть, но она не существенна. Если рабочий температурный режим системы отопления будет составлять от 53 до 30 °C, тогда будет происходить значительная конденсация водяного пара и КПД возрастет до 107-111%. При расчете КПД за 100% принимается тепловая энергия от сгорания газа, к ней суммируется энергия полученная от процесса конденсации, поэтому получается величина больше 100%.
Основное условие достижения максимальной эффективности – использовать конденсационные котлы на низкотемпературных отопительных системах, желательно специально спроектированных под них, с режимом температур не выше 60-40°С, максимум 70-50°С).
Наиболее соответствуют этим требованиям системы теплых полов с температурой подачи теплоносителя 40-45°С и температурой обратной линии 35-30°С, менее подходят, радиаторные системы отопления с температурой подачи теплоносителя до 70°С и температурой обратной линии 50°С.
Современные энергосберегающие технологии позволяют существенно экономить на отоплении, конденсационные котлы позволяют еще более снизить затраты на энергоресурсы и улучшить комфорт проживания.
