Конденсационный котел – лучшее решение для отопления частного дома
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.
Принципы горения и конденсации
Любое углеводородное топливо при горении выделяет тепло. В процессе сгорания топлива конечными продуктами становятся углекислый газ (СO2) и (Н2О) 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 NOX и CO2 (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 NOX и CO2,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.
Конденсационные котлы эффективнее и экономичнее для системы отопления частного дома, чем традиционные неконденсационные котлы, так как потребляют меньше топлива и используют скрытую тепловую энергию.
Источник: 79w.ru
Конденсационные газовые котлы – принцип работы, достоинства и недостатки
Постоянно растущая стоимость энергоносителей подтолкнула ученых и инженеров к созданию нового типа теплогенераторов – конденсационного котла. При установке в низкотемпературную систему отопления конденсатник может показать КПД свыше 100%. Как удается этого достичь? Каков принцип работы конденсационного газового котла? В чем заключаются его достоинства и недостатки? Прочитав нашу статью, вы узнаете об этом все или почти все.
Принцип работы конденсационного котла
Конденсационный котел является младшим братом самого обычного газотопливного конвекционного котла. Принцип действия последнего крайне прост, а посему понятен даже людям, плохо разбирающимся в физике и технике. Топливом для газового котла, как следует из его названия, служит природный (магистральный) или сжиженный (баллонный) газ. При сгорании голубого топлива, как впрочем и любой другой органики, образуется углекислый газ и вода и высвобождается большое количество энергии. Выделяющееся тепло идет на нагрев теплоносителя – технической воды, циркулирующей по системе отопления дома.
КПД газового конвекционного котла составляет
90%. Это не так уж и плохо, по крайней мере, выше, чем у жидко- и твердотопливных теплогенераторов. Однако люди всегда стремились максимально приблизить этот показатель к заветным 100%. В связи с этим встает вопрос: куда же деваются остальные 10%? Ответ, увы, прозаичен: вылетают в трубу. Действительно, продукты сгорания газа, покидающие систему через дымоход, разогреты до очень высокой температуры (150-250°C), а значит, потерянные нами 10% энергии расходуются на обогрев воздуха за пределами дома.
Ученые и инженеры давно искали возможность более полной рекуперации тепла, однако способ технологического воплощения их теоретических разработок был найден лишь 10 лет назад, когда был создан конденсационный котел.
В чем его принципиальное отличие от традиционного конвекционного газотопливного теплогенератора? Отработав основной процесс сжигания топлива и передачи значительной части выделенного при этом тепла теплообменнику, конденсатник доостужает газообразные продукты сгорания до 50-60°C, т.е. до точки, когда начинается процесс конденсации воды. Уже этого достаточно для того, чтобы существенно увеличить КПД, в данном случае – количество тепла, переданного теплоносителю. Однако и это еще не все.
Традиционный газовый котел
Конденсационный газовый котел
При температуре 56°C – в так называемой точке росы – вода переходит из парообразного состояния в жидкое, иными словами, происходит конденсация водяного пара. При этом выделяется дополнительная энергия, в свое время затраченная на испарение воды и в обычных газовых котлах теряемая вместе с улетучивающейся парогазовой смесью. Конденсационный котел способен «забрать» тепло, выделяемое в процессе конденсации водяного пара, и передать его теплоносителю.
Производители теплогенераторов конденсационного типа неизменно обращают внимание своих потенциальных клиентов на необычайно высокий КПД выпускаемых ими устройств – выше 100%. Как такое возможно? На самом деле никакого противоречия канонам классической физики здесь нет. Просто в данном случае применяют иную систему расчетов.
Часто, оценивая КПД отопительных котлов, подсчитывают, какая часть выделившегося тепла передана теплоносителю. Тепло, «отбираемое» в обычном котле, и тепло от глубокого охлаждения дымовых газов дадут в сумме 100% КПД. Но если добавить сюда еще и тепло, выделившееся при конденсации пара, мы получим
С точки зрения физики такие вычисления не совсем верны. При расчете КПД нужно учитывать не выделившееся тепло, а полную энергию, высвободившуюся в процессе горения смеси углеводородов заданного состава. Сюда войдет и энергия, затраченная на перевод воды в газообразное состояние (впоследствии выделившаяся в процессе конденсации).
Из этого следует, что коэффициент полезного действия, превышающий 100%, это всего лишь хитрый ход маркетологов, эксплуатирующих несовершенство устаревшей формулы расчета. Тем не менее, следует признать, что конденсатнику, в отличие от обычного конвекционного котла, удается «выжать» из процесса сгорания топлива все или почти все. Положительные моменты очевидны – более высокая эффективность и снижение потребления ископаемых ресурсов.
Устройство основных узлов конденсационного котла
С конструкционной точки зрения конденсационный котел не сильно, но все же отличается от обычного газового. Его основными элементами являются:
- камера сгорания, оснащенная горелкой, системой подачи топлива и вентилятором для нагнетания воздуха;
- теплообменник № 1 (первичный теплообменник);
- камера доохлождения парогазовой смеси до температуры, максимально приближенной к 56-57°C;
- теплообменник № 2 (конденсационный теплообменник);
- резервуар для сбора конденсата;
- дымоход для отведения холодных дымовых газов;
- насос, обеспечивающий циркуляцию воды в системе.
1. Дымоход.
2. Расширительный бак.
3. Теплообменные поверхности.
4. Модулируемая горелка.
5. Вентилятор горелки.
6. Насос.
7. Панель управления.
В первичном теплообменнике, сопряженном с камерой сгорания, выделяющиеся газы охлаждаются до температуры, существенно превышающей точку росы (собственно, так и выглядят обычные конвекционные газовые котлы). Затем дымовая смесь принудительно направляется к конденсационному теплообменнику, где происходит ее доохлаждение до температуры ниже точки росы, т. е. ниже 56°C. При этом водяной пар конденсируется на стенках теплообменника, «отдавая последнее». Конденсат собирается в специальном резервуаре, откуда по отводящей трубе стекает в канализацию.
Вода, выполняющая роль теплоносителя, движется в направлении, противоположном движению парогазовой смеси. Холодная вода (обратная вода системы отопления) предварительно подогревается в конденсационном теплообменнике. Затем она поступает в первичный теплообменник, где нагревается до более высокой температуры, заданной пользователем.
Конденсат – увы, не чистая водичка, как полагают многие, а смесь разбавленных неорганических кислот. Концентрация кислот в конденсате невелика, но с учетом того, что температура в системе всегда повышенная, его можно считать агрессивной жидкостью. Именно поэтому при производстве подобных котлов (и в первую очередь конденсационных теплообменников) используют кислотостойкие материалы – нержавеющую сталь или силумин (алюминиево-кремниевый сплав). Теплообменник, как правило, делают литым, поскольку сварные швы являются уязвимым местом – именно там в первую очередь начинается процесс коррозионного разрушения материала.
Конденсироваться пар должен именно на конденсационном теплообменнике. Все, что прошло дальше, в дымоход, с одной стороны, потеряно для отопления, с другой – разрушающе действует на материал дымохода. Именно в силу последней причины дымоход изготавливают из кислотостойкой нержавеющей стали или пластика, а горизонтальным его участкам придают небольшой уклон, чтобы вода, образовавшаяся при конденсации незначительных количеств пара, все же попавших в дымоход, сливалась обратно, в котел. Следует принять во внимание, что дымовые газы, выходящие из конденсатника, сильно охлаждены, и все, что не сконденсировалось в котле, обязательно сконденсируется в дымоходе.
В разное время суток от отопительного котла требуется разное количество тепла, регулировать которое можно с помощью горелки. Горелка у конденсационного котла может быть либо модулируемой, т.е. с возможностью плавного изменения мощности в процессе работы, либо немоделируемой – с фиксированной мощностью. В последнем случае котел подстраивается под требования хозяина путем изменения частоты включения горелки. На большинстве современных котлов, предназначенных для отопления частных домов, устанавливают моделируемые горелки.
Итак, вы, надеемся, получили общее представление о том, что такое конденсационный котел, как он устроен и по какому принципу работает. Однако, скорее всего, этих сведений будет недостаточно для того, чтобы понять, а стоит ли лично вам приобретать подобное оборудование. Чтобы помочь вам принять то или иное решение, расскажем обо всех достоинствах и недостатках, плюсах и минусах конденсационного котла, сравнив его с традиционным конвекционным.
Плюсы конденсационного котла
Перечень достоинств конденсационного котла внушителен, что в конечном итоге и объясняет растущую популярность этого вида отопительного оборудования:
- Экономия топлива по сравнению с обычным конвекционным котлом может достигать 35%.
- Сокращение вредных выбросов при переходе от традиционных газовых моделей к конденсационным оценивается в среднем в 70%.
- Низкая температура отходящих газов дает возможность устанавливать пластиковые дымоходы, которые значительно дешевле, чем классические стальные.
- Низкий уровень шума повышает уровень комфорта проживающих в доме людей.
Поговорим о некоторых из перечисленных достоинств конденсационных котлов более подробно.
Экономия топлива при использовании в низкотемпературных системах
Расход топлива напрямую зависит от мощности оборудования и нагрузки, возложенной на систему отопления. Для обогрева дома площадью 250 м 2 достаточно будет 28-киловаттного конденсационного котла с максимальным расходом газа 2.85 м 3 /ч. Классический котел той же мощности будет потреблять 3.25 м 3 /ч. При условии, что котел эксплуатируется шесть месяцев из двенадцати, в год вы будете экономить около 3000 руб. (при существующих ценах на магистральный газ для российских потребителей). Такую экономию, наверное, сложно назвать значительной – она даже не перекроет разницы в стоимости ежегодного технического обслуживания котлов.
Но взглянем на ситуацию глазами среднего европейского потребителя, которому природный газ обходится в четыре-пять (а то и больше) раз дороже. Сумма экономии в данном случае составит уже около 300 евро, а за это стоит побороться.
Расход газа в конденсационных котлах различной мощности:
Сокращение вредных выбросов
При сгорании органического топлива образуется углекислый газ, дающий при взаимодействии с водой углекислоту. Кроме того, в любом топливе всегда имеются примеси соединений серы, фосфора, азота и ряда других элементов. В процессе сгорания из них образуются соответствующие оксиды, которые, соединяясь с водой, тоже дают кислоты.
У обычных конвекционных котлов пары воды с примесью кислот (угольной, серной, азотной, фосфорной) выбрасываются в атмосферу. Конденсационные котлы лишены этого недостатка: кислоты остаются в конденсате. Впрочем, с учетом проблем с утилизацией конденсата пресловутая экологичность данного оборудования может быть поставлена под сомнение.
Минусы конденсационного котла
Конденсационный котел при всех его достоинствах нельзя назвать идеальным отопительным оборудованием, ведь не лишен он и недостатков:
- высокая цена;
- высокая стоимость теплообменника (и, как следствие этого, необходимость тщательно следить за состоянием всей системы отопления);
- нецелесообразность использования в высокотемпературных системах;
- сложность утилизации конденсата;
- чувствительность к качеству забираемого воздуха.
За дополнительные проценты тепловой энергии приходится расплачиваться. Технически конденсационный котел сложнее, а потому и стоит дороже. Стоимость хорошего бытового конденсатника от известного производителя в несколько раз превышает стоимость классического агрегата такой же мощности. Конечно, приобретается подобное оборудование не на одно десятилетие, а значит, имеет смысл отдать предпочтение инновационным технологиям, повышающим комфорт эксплуатации.
Условно все модели конденсационных котлов можно поделить на три ценовых категории – премиум, средний и эконом класс:
1. Премиум-класс рассчитан на немногочисленных покупателей. К конденсационным котлам премиум-класса относятся, например, модели немецких брендов. Это оборудование эффективно в работе и удобно в эксплуатации, отвечает европейским экологическим стандартам, изготовлено из материалов высокого качества. «Премиальные» котлы обладают множеством полезных функций, существенно повышающих уровень комфорта при их эксплуатации: программирование режимов работы (например, поддержание температуры в помещении на минимальном уровне в отсутствие хозяев или небольшое снижение температуры в ночное время), погодозависимое регулирование, интеллектуальное взаимодействие с другими теплогенераторами, удаленное управление с помощью специальной программы на мобильном телефоне и т.д. Единственный минус – высокая цена.
2. Средний класс включает в себя товар подешевле, но с несколько более скромными потребительскими качествами. Это экономичные и экологичные агрегаты, соответствующие всем требованиям и обеспечивающие высокую производительность. Они отличаются широким набором функций, оснащены автоматической системой управления, самостоятельно изменяющей параметры в зависимости от температуры теплоносителя и воздуха в помещении.
3. Эконом класс рассчитан на тех, кто ради экономии готов смириться с более низким уровнем комфорта. «Массовый» товар всегда лидирует по уровню продаж. Лидирующие позиции на рынке конденсационных котлов экономкласса принадлежат корейским и словацким компаниям. Их продукция в два и более раз дешевле моделей премиум-класса. Еще одно достоинство этого оборудования – адаптированность к российским условиям эксплуатации. Недорогие конденсатники, имеющие простой функционал, спокойно переносят сбои в электроснабжении и перепады давления, когда дорогая автоматика перестает работать.
Оценивая свои финансовые возможности, необходимо учесть и неизбежные затраты на монтаж и запуск техники в эксплуатацию, которые тоже обойдутся вам очень и очень недешево.
Не следует забывать, что в процессе эксплуатации конденсационный котел обеспечивает экономию газа. Однако экономия эта столь призрачная, что окупятся вложения нескоро. Это означает, что перед покупкой конденсационного тепла стоит произвести предварительную оценку: оправдает ли стоимость сэкономленного топлива высокую цену оборудования.
Положительного экономического эффекта от приобретения такого котла следует ожидать только при определенных условиях – если он устанавливается в рассчитанном на постоянное проживание новом (читай «строящемся») доме с организованной низкотемпературной отопительной системой теплых полов. При этом величина эффекта напрямую зависит от средней зимней температуры, т. е. от региона, где расположен дом (принцип прост: чем больше требуется тепла, тем больше смысла в подобной технике).
Высокая стоимость применяемого теплообменника
Теплообменник – технически сложный и дорогой элемент. В случае его выхода из строя вы, как говорится, «попадаете на бабки». За те деньги, что вы потратите на покупку нового теплообменника и на оплату работы по его замене, вы легко могли бы приобрести новый конвекционный котел той же мощности.
Из этого следует, что необходимо тщательно следить за состоянием теплообменника. Промыть его, когда он забьется, будет крайне сложно. Устанавливая конденсационный котел, необходимо провести ревизию всей системы отопления – в ней не должно быть ржавых труб и радиаторов.
Сохранность теплообменника зависит и от качества используемого теплоносителя. Вода должна быть мягкой, иначе трубки быстро зарастут изнутри накипью. Наличие в воде ржавчины, посторонних взвесей, солей кальция и железа недопустимо.
Так как конденсат содержит кислоты, то теплообменник должен суметь противостоять их воздействию. Чаще всего теплообменники изготавливаются из силумина и высококачественной нержавеющей стали. Теплообменник из силумина производят метолом литья. Благодаря более низкой стоимости материала и технологии производства эти теплообменники стоят дешевле, по сравнению с теплообменниками из нержавеющей стали. Но есть у данных теплообменников и недостаток – они менее устойчивы к агрессивной кислотной среде.
Теплообменники из нержавеющей стали производятся путем сваривания отдельных деталей. Конечная стоимость таких теплообменников выше чем силуминовых. Однако они лучше противостоят кислотной среде и добавляют надежности оборудованию.
Нецелесообразность использования в высокотемпературных системах
Обещанный КПД 108-110% можно получить далеко не всегда – реальная цифра зависит от системы отопления. Существуют два принципиально разных типа отопительных систем – высокотемпературные и низкотемпературные. Отличаются они диапазоном температур теплоносителя на входе и на выходе из теплогенератора.
В обычных высокотемпературных отопительных системах соотношение температуры подаваемой воды и воды в обратном контуре обычно составляет 75-80°C к 55-60°C. Система с конденсационным котлом эффективна только в низкотемпературном режиме, т.е. когда соотношение температур подачи и «обратки» составляет 50-55°C к 30-35°C. Такое соотношение идеально, если обогрев жилища осуществляется с помощью теплых полов. В противном случае для согрева помещения потребуется установка дополнительных радиаторов с увеличенной в 2.5-3 раза полезной площадью поверхности, рассчитанных на температуру теплоносителя не выше 50°C.
Эффективность работы конденсационного котла определяется в первую очередь температурой теплоносителя на входе. Объясняется это просто: чем ниже температура воды в обратном контуре, тем интенсивнее происходит конденсация. КПД котла в низкотемпературной системе отопления (температура на входе/выходе составляет примерно 30/50 °C) может достигать тех самых 108-110%. Если же такой котел заставить функционировать в высокотемпературной системе (60/80 °C), то конденсата не будет, и КПД упадет до 98-99% – это больше, чем у обычных конвекционных котлов, но меньше, чем могло бы быть.
Таким образом, если вы хотите извлечь из конденсатника максимальную выгоду, решение о его установке нужно принимать еще на стадии проектирования дома. Если приобретать такой котел для уже существующего дома с уже существующей системой отопления, это означает неизбежную реконструкцию здания с заменой высокотемпературной радиаторной системы отопления на низкотемпературную систему теплых полов (а такой масштабный ремонт – это опять же немалые расходы, и экономический эффект всей затеи теряется).
Сложность утилизации конденсата
Использование конденсационного котла предполагает утилизацию конденсата. Причем образуется последний в немалых количествах – один литр из кубометра сгоревшего газа. Для примера: котел мощностью 25 кВт в час потребляет около 2.8 м 3 газа, т. е. всего за один час его работы выделится чуть меньше 3 л конденсата, за сутки – 70 л.
Напомним, что конденсат – это раствор кислот, а значит, вопрос о том, куда его девать, вовсе не праздный. Хорошо, если ваш дом подключен к централизованной системе канализации. Даже по строгим европейским нормам котлам мощностью до 28 кВт специальной утилизации конденсата не требуется. Предполагается, что такое количество конденсата достаточно разбавляется бытовыми стоками, чтобы не нанести вреда канализационным трубам.
Но что делать владельцам частных домов с автономной канализацией? Выливать в септик нельзя – погибнут полезные (и дорогие) бактерии. Сливать на грунт недопустимо – произойдет засоление почвы, и со временем в этом месте ничего не будет расти. Вывозить на утилизацию 70 литров ежедневно – крайне затруднительно. Выход один – предусмотреть собственную отдельную систему для нейтрализации кислот, содержащихся в конденсате. На Западе, где требования к соблюдению экологических стандартов более жесткие, чем у нас, при установке конденсационного котла автоматически приобретается каталитический нейтрализатор.
Чувствительность к качеству забираемого воздуха
Немаловажный момент, на который стоит обратить внимание, если вы хотите, чтобы ваш котел функционировал нормально – отвод продуктов сгорания и доступ воздуха для горения.
Одно из отличий конденсационных котлов от конвекционных заключается в использовании камеры сгорания закрытого типа. Конвекционные котлы забирают воздух из помещения, конденсационные – с улицы. В первых для насыщения воздушнотопливной смеси кислородом используется естественная циркуляция воздуха (конвекция), во вторых предусмотрен вентилятор, нагнетающий воздух на горелку. Отвод продуктов сгорания в них, кстати, тоже осуществляется принудительно. Циркулируют воздушные массы, как правило, по коаксиальному дымоходу, представляющему собой конструкцию типа «труба в трубе». Забираемый воздух движется по внешней полости дымохода, отводящиеся продукты сгорания – по внутренней.
Из всего этого следует, что конденсатники должны быть очень чувствительны к качеству забираемого воздуха. Наличие заметного количества пыли в воздухе приводит к быстрому износу турбины (вентилятора).
Большое значение для нормального функционирования конденсационного котла имеет не только чистота, но и температура воздуха на улице. Если доступ воздуха в систему осуществляется через коаксиальную трубу дымохода, то, как показывает практика, входной воздушный канал зимой, в морозы, может обмерзать, поскольку температура отводящихся дымовых газов достаточно низкая, и они не способны согреть стенки дымохода. Это приводит к уменьшению поступления кислорода, необходимого для горения топлива, и, как следствие этого, к снижению КПД оборудования.
Чтобы этого не происходило и вам не приходилось периодически отогревать трубы для освобождения их от наледи, расчетом системы, ее монтажом, запуском и настройкой должны заниматься сертифицированные сервисные специалисты. Для настройки параметра, отвечающего за поступление воздуха в количестве, необходимом для сжигания топлива в котле заданной мощности, они используют газоанализатор. Без подобного спецоборудования требуемого КПД от котла не добиться. Кроме того, жителям районов с жесткими климатическими условиями, принимая решение об установке конденсационного котла, следует попросить разъяснений у представителей производителя о возможности эксплуатации подобного оборудования при данном диапазоне местных наружных температур.
Конденсационный котел – это уникальное отопительное оборудование, с которым российский потребитель знаком пока еще мало. Сегодня мы поговорим обо всех плюсах и минусах конденсационных газовых котлов, и, быть может, кто-то примет решение установить это чудо инженерной мысли в своем доме.
Источник: srbu.ru
Конденсационный котел — принцип работы, плюсы и минусы
Для отопления частного дома существует большое разнообразие котлов, которые способны работать на газу, дровах, опилках, пеллетах, жидком топливе или электричестве. При выборе вида топлива, на котором будет работать отопительный прибор, основополагающее решение исходит из стоимости и доступности того или иного энергоносителя. Наиболее распространённый, ввиду своей низкой стоимости, является природный газ. Почему же тогда конденсационный котел получил такое высокое распространение на европейском рынке? В связи с ежегодным ростом цен на этот вид топлива, инженеры в сфере отопления разработали новый вид котла, который отличается полнотой использования энергии топлива.
Газовые конденсационные котлы в отличие от конвекционных (традиционных), используют высшую теплоту сгорания благодаря рекуперации остатков энергоносителя.
Принцип работы конденсационного котла
На первых шагах, процесс очень схож с работой обычного конвекционного котла.
При сгорании жидкого или газообразного топлива образуется углекислый газ и водяной пар. Пар конденсируется в задние, более прохладные части теплообменника, т.к. он теплее его поверхности.
В процессе образования конденсата выделяется тепло, это тепло конденсации снова подается в отопительный контур и используется для нагрева охлажденной воды в обратной линии трубопровода. Таким образом, горелке уже подается предварительно нагретая вода из системы отопления. Поэтому в итоге для нагрева того же объема, необходимо затратить меньше энергии.
На последнем этапе используется еще остаточное тепло отходящих дымовых газов. Через трубу подачи воздуха расположенную в дымовой трубе, поступающий свежий воздух необходимый для работы горелки нагревается, за счёт тепла отходящего газа. Таким образом, в горелку поступает уже теплый воздух, что обеспечивает дополнительную экономию.
Наглядный принцип работы конденсационного котла
Плюсы и минусы конденсационных отопительных приборов
Конденсационный котел имеет значительно больше преимуществ перед традиционными, что объясняет более высокую стоимость. В прочем, более высокая цена в ближайшем будущем будет компенсирована в виде более низкого расхода газа.
Преимущества конденсационного котла
- Высокий КПД
Зачастую коэффициент полезного действия в котлах превышает привычные 100%, добавочные проценты получаются из-за охлаждения дымовых газов и конденсированнии пара во второй части теплообменника. Благодаря этому, происходит значительная экономия расхода энергоносителя достигающая 35%. - Тихая работа
Котлы имеют очень низкий показатель уровня шума, благодаря чему повышается уровень комфора. - Экологичность
Если сравнивать с конвекционными котлами, то вредных выбросов становится меньше на 80%.
Недостатки конденсационного котла
- Высокая стоимость
Цена будет выше на 30-50%, относительно традиционных котлов. - Утилизации конденсата
Необходимость утилизации конденсата не совсем является недостатком, т.к. для котлов мощностью менее 28 кВт возможно сливать в канализацию. - Потеря КПД в высокотемпературных системах
В высокотемпературных режимах, где температура подачи и обратки составляет 80/60 °C, показатели КПД упадут до 98-99%.
В среднем, котел на 25 кВт в день вырабатывает 70 литров конденсата
Сравнение конденсационных котлов
Модели котлов находятся в одном ценовом сегменте.
- Мощность: 24-25 кВт
- КПД: более 100%
- Одноконтурный
- Цена: до 50000 рублей
Учитывая данные параметры, нашлось две модели, полностью удовлетворяющие установленные параметры.
Принцип работы конденсационного котла, его особенности и преимущества в сравнении с традиционными котлами. Выбираем конденсационный котел до 50000 рублей.
Источник: teploburg.ru
Чем хорош конденсационный котел
Конденсационный газовый котёл — это качественное оборудование с высоким показателем эффективности. Привлекательной стороной таких систем является их экологическая безопасность.
Наряду с традиционными котлами, работающими на твёрдом топливе и на газе, в продаже можно встретить такой отопительный прибор, как конденсационный котёл (КК). Данная статья даёт представление о том, как работает КК, его преимущества и принципиальное отличие от традиционных аналогов.
Что такое конденсационный котёл
Котлы представляют собой более совершенные устройства, чем обычные отопительные агрегаты. Помимо получения тепловой энергии от сгораемого углеводородного топлива, дополнительное тепло поступает в процессе конденсации водяного пара. По подсчётам специалистов конденсационный котёл имеет КПД более 100%.
Принцип работы
Процесс получения тепловой энергии при переходе пара из газообразного состояния в воду известен давно. Такое явление связано с возникновением кислотного водяного конденсата с выделением большого количества углекислого газа. Это создаёт агрессивную среду внутри отопительных приборов из чугуна и стали, поэтому в обычных котлах предусмотрено быстрое избавление от конденсата (принудительная вентиляция). КК, наоборот, использует образование конденсата. Для этого в конденсатной камере производится отбор тепла при преобразовании пара в воду.
Процесс получения тепла в газовом конденсационном котле состоит из нескольких циклов. Происходит это в следующем порядке:
- Газообразный продукт из камеры сгорания попадает в первичную теплообменную камеру и охлаждается до температуры выше точки росы.
- После этого горячий воздух направляется в конденсационную камеру, где он охлаждается до температуры ниже 56 0 . Осуществляется выпадение влаги на внутренние поверхности камеры и окончательный отбор «скрытого» тепла.
- Конденсат представляет собой редкий жидкий раствор неорганичных кислот. Их концентрация небольшая, но повышенная температура активизирует негативные свойства влаги, поэтому конденсат стекает в накопительный бокс из кислотостойкого силумина. Затем из резервуара агрессивное вещество сбрасывают в канализацию.
- Вода в трубопроводах газотопливного теплогенератора стремится навстречу потоку парогазовой смеси. Благодаря этому холодная вода нагревается в конденсатнике.
- После этого вода направляется в первичную теплообменную камеру, где достигает уровня нагрева, необходимого для функционирования системы отопления помещений в доме.
Устройство
Когда появились современные антикоррозионные сплавы и нержавеющая сталь, стало возможным производство такого оборудования, как конденсационный котёл. Угроза коррозии, которую вызывает агрессивная влага, была ликвидирована путём изготовления теплообменников из алюминиево-кремниевых сплавов (силумина).
Внутреннее устройство газовых КК состоит из ряда компонентов:
- Камера сгорания, оборудованная горелкой, системой снабжения топливом и вентилятором принудительной подачи воздуха.
- Первичная теплообменная камера.
- Камера охлаждения теплоносителя (парогазовой смеси).
- Вторичный теплообменник (конденсационная камера).
- Бокс для накопления конденсата.
- Газоход для вывода охлаждённых продуктов сгорания топлива.
- Водяной насос.
В одних моделях теплообменники делают совмещёнными, в других они расположены отдельно друг от друга. Первичная камера забирает тепло обычным способом. Горячий поток воздуха проходит через неё, не остывая ниже точки росы (56 — 57 0 ). Вторая конденсационная камера «добирает» скрытое тепло и понижает температуру теплоносителя до уровня ниже 56 0 .
Виды конденсационных котлов
В зависимости от положения в пространстве теплогенераторы различают двух видов:
Настенный агрегат
Настенные КК имеют небольшие размеры, крепятся специальными кронштейнами. Обычно их устанавливают для обогрева малогабаритных помещений. Бытовые аппараты обладают мощностью от 20 до 100 кВт. Помимо отопления, котлы обеспечивают подачу горячей проточной водой.
Напольный котёл
Напольные варианты применяют для отопления промышленных помещений, многоквартирных домов и крупных офисов. Например, напольный конденсационный газовый котёл может обогревать помещение площадью до 2800 м 2 .
Наряду с этим, котлы бывают одноконтурными и двухконтурными. Одноконтурные агрегаты предназначены только для отопления помещений. Двухконтурные теплогенераторы обогревают помещения и снабжают потребителя горячей водой.
Преимущества и недостатки конденсационных котлов
КК созданы как альтернатива стандартному газовому обогревательному оборудованию с более высоким показателем КПД. Наряду с неоспоримыми преимуществами по сравнению с аналогами, КК имеют свои недостатки.
Преимущества
- Экономичность. За счёт высокого показателя КПД существенно сокращается объём потребления природного газа. По сравнению с обычными газовыми котлами КК потребляют на 30 — 35% меньше топлива.
- Небольшие размеры. Компактное оборудование, установленное в помещении, не занимает много места. Особенно это относится к настенным моделям.
- Экологичность. Продукты сгорания максимально используются за счёт повторного отбора скрытого тепла. В результате в атмосферу выбрасывается минимум вредных веществ.
- Отсутствие шума. Конструкция КК обеспечивает низкий уровень вибрации, что позволяет устанавливать котёл в спальном помещении.
- Длительный срок службы. Применение надёжных и прочных материалов позволяет значительно увеличить срок службы КК (от 10 до 15 лет).
- Небольшой размер дымохода. Использование принудительной вентиляции позволяет не делать высокую трубу большого диаметра — достаточно установить короткий дымоход из термостойкого пластика.
Недостатки
- Высокая стоимость. КК в среднем дороже своих аналогов с традиционным способом обогрева на 50 — 70%.
- При замене обычного теплогенератора на КК, нужно устанавливать новую систему обогрева помещений.
В Европе действуют нормы, требующие пропускать отработанный конденсат через нейтрализатор с гранулами магния калия. В России этого не предусмотрено, поэтому конденсат из накопительной ёмкости сбрасывается напрямую в канализацию.
Что такое конденсационный газовый котел: принцип работы и внутреннее устройство, виды. Преимущества и недостатки таких котлов.
Источник: kladempech.ru
Газовые котлы конденсационного типа
Прежде, чем рассказать о плюсах и минусах конденсационников, давайте сперва обрисуем, что это вообще такое. А на самом деле, это такой же отопительный котел, каким он был и 20 и 30 лет назад. Сжигает газ и этим теплом греет воду – основной принцип работы не меняется. НО, есть одна тонкость. В чем же отличие конденсационных газовых котлов от обычных, конвекционных?
Конвекционным называют отопительный котёл традиционной архитектуры – газовая горелка нагревает воду в теплообменнике до требуемой температуры, продукты горения отводятся через дымовыводящий канал (дымоход). На этом, собственно, всё. Но при этом теряется значительная часть тепловой энергии прогоревшей парогазовой смеси – некоторая толика этого тепла «ответственна» за возникновение тяги в дымовой трубе, но основная доля рассеивается. Возможность более полной рекуперации тепла рассматривалась давно, но технологическое воплощение на уровне коммерческих образцов такая метода получила около 10 лет назад.
Принцип работы газовых конденсационных котлов
Обычный котел выпускает довольно горячие продукты сгорания в дымоход. Температура дымовых газов колеблется в пределах 150-250 градусов. Кондесатник же после отработки основного процесса термопередачи доостужает газообразные продукты сгорания до тех пор, пока не начнет происходить изменение агрегатного состояния. То есть до начала процесса конденсации. За счет этого котел увеличивает полезную часть тепла, передаваемую нагреваемому теплоносителю. Причем, делает это дважды:
- сперва остужая дымовые газы до 50-60 градусов
- а после забирая тепло, выделяемое в процессе конденсирования.
Вот отсюда и появляется дополнительные 15-20% полезной энергии. Ниже имеется отличная иллюстрация того, как работает конденсационный газовый котел.
Конденсационные газовые котлы, плюсы и минусы
Конденсационный котёл работает по тому же принципу, что и обычный котел, но имеет дополнительный контур – дымовая смесь принудительно направляется на второй теплообменник, где содержащийся в ней горячий водяной пар конденсируется, «отдавая последнее». Таким образом извлекается практически вся энергия. Оставим на совести чересчур рьяных маркетологов утверждения о «КПД свыше 110%», эксплуатирующих несовершенство устаревшей формулы расчёта. Положительные моменты очевидны – высокая эффективность, снижение потребления ископаемых ресурсов (запасы которых могут быть велики, но всегда конечны), лучшие экологические показатели – по крайней мере в той части, которая касается выбрасываемого дыма.
На первый взгляд может показаться, что конструкция идеальна, однако любое техническое новшество одновременно с очевидными «плюсами» неизбежно несёт в себе и определённые «минусы». Таковых несколько: образующийся конденсат, обладающий выраженной кислотностью, необходимо быстро выводить из системы и как-то утилизировать (действующие европейские нормы запрещают сливать эту ядрёную смесь в канализацию без нейтрализации химической активности жидкости – при установке любого конденсационного котла каталитический нейтрализатор приобретается автоматически; Россия и страны СНГ соответствующих регламентов пока не имеют, ключевое слово – «пока», любой взрослый человек понимает, что ситуация может кардинально измениться), ресурс теплообменника второго контура достаточно низок – измеряется в лучшем случае годами, классическая чугунная «рубашка» работает десятилетиями. Необходимо отметить дополнительную деталь – материалом конденсационного теплообменника служат дорогие кислотостойкие сплавы, что увеличивает рыночную цену изделия практически вдвое.
Общие соображения
Я бы отнес к плюсам еще и такой факт. Сейчас практически все изготовители котельного оборудования имеют в арсенале по нескольку линеек именно конденсационных котлов. Этим грешат и современные бренды и те, кто всегда придерживался традиционного подхода, как, например, немецкий Будерус. Причем, линейки конденсатников совершенно разнообразны по мощности и назначению. От 20 кВт до нескольких мегаВатт! Как бытовые, так и промышленные. Смотрите сами, сколь широк ассортимент конденсационных газовых котлов. Очевидно, спрос на них имеется, как и тенденция его роста.
«Не на поверхности» лежат ещё несколько особенностей: конденсация пара (т. н. «точка росы») происходит при достаточно низкой температуре – для бытовых условий это 50–55 градусов Цельсия, соответственно, применение котлов этого типа полностью лишено смысла при высокотемпературной схеме отопления (классические водяные и паровые системы) – второй контур окажется не в состоянии нагреть теплоноситель до требуемых значений. Ситуация меняется, если рассматривать современные отопительные системы – «тёплые полы», плинтусные (встроенные пристенные) радиаторы отопления, где теплоноситель «на входе» имеет температуру не более 60–70 градусов, уже позволяют реализовать потенциал конденсационного котла. Правда, разница в потреблении газа станет ощутима, если площадь помещения достаточно велика. Возможен некий третий путь, когда основная «топка» греет теплоноситель высокотемпературного контура, а конденсационная – второстепенного (те же самые «тёплые полы»). Эта особенность успешно эксплуатируется системами каскадного типа.
Существует несколько моментов бытового порядка – так, например, «конденсаторы» чувствительны к качеству забираемого воздуха, поскольку удаление остаточных холодных дымовых масс производится принудительно (конструкция это учитывает), а заметное количество пыли быстро изнашивает лопатки ротора. Необходимо регулярное сервисное обслуживание и ревизия состояния систем. Кроме того, работоспособность котла полностью зависит от управляющей электроники (конвекционный нагреватель наиболее простого исполнении может обойтись одним-единственным тепловым датчиком), соответственно, при отключении электричества дом останется без обогрева. Однако стоит учесть, что подавляющее большинство обычных конвекционных котлов уже давно полностью энергозависимы и не будут работать без электричества.
При всех положительных моментах конденсационные котлы обладают заметными недостатками, а с учётом проблем с кислотным конденсатом пресловутая экологичность этих изделий также может быть поставлена под сомнение. Наиболее серьёзным доводом «за» остаётся только один – эффективность, а следовательно, экономичность и уменьшение размеров коммунальных счетов. В любом случае необходимо рассматривать ситуацию комплексно – окончательный выбор в пользу той или иной архитектуры «сердца» отопительной системы необходимо делать после изучения всех подробностей проекта: каков уровень теплопотерь помещения, протяжённость трасс теплоносителя, тип и расположение конечных устройств обогрева. При определённом соотношении конденсационный котёл становится более выгодным, чем классический, другой вопрос, оправдает ли экономия расходы на его установку и обслуживание.
Дымоходы для конденсационных газовых котлов
Все конденсатники – котлы с закрытой камерой сгорания. Воздух на горение в камеру поступает по внешнему контуру подключаемого к котлы двухконтурному дымоходу. это так называемые коаксиальные дымоходы. Они представляют собой трубу в трубе. Обе трубы имеют общую ось – отсюда и название “коаксиальный”. Как правило для котлов малой мощности в каталогах производителей имеется отдельный раздел с дымовыми трубами для той или иной модели. Но, никто не запрещает использовать другую дымоходную систему.
Мало того, порой это полностью оправдано, а в некоторых случаях – единственно возможный вариант.
Допустим, котельная у Вас в подвале и выход дымохода в уличную стену будет расположен очень низко. В таких случаях коаксиальный дымоход разделяют на отдельные патрубки для подачи входного воздуха и выхода дымовых газов.
Если Вы строите дымоход для Вашего конденсационного газового котла по своему проекту и из дымовых труб других производителей, то следует помнить, что дымовые газы от конденсатника сильно охлаждены. То, что несконденсировалось в котле, сконденсируется в дымоходе, осаждаясь на его стенках. Именно поэтому внутренняя труба дымохода должна быть изготовлена из нержавеющей стали с хорошими показателями кислотостойкости. Например, из аустенитной нержавейки марки Aisi 316, по нашему 07Х17Н13М2.
Совет выбирающим котел
Очень хочется воспользоваться достижениями техники и меньше выбрасывать тепла в трубу, как выходит, если Вы используете обычный конвекционный котел. Используя современный конденсационный котел можно сэкономить до 25% расходов на газ. Но выбирая такой котел, Вы одновременно закладываете большие расходы на его обслуживание и меньший срок службы, если брать сравнение с чугунным напольным котлом.
Как же выбрать верно?
Надо просто все подсчитать. Все в этой задаче рассчитывается математически. Но, некоторые данные Вам могут быть просто неизвестны и труднодоступны. Для учета всех факторов потребуются цифры, которым обладают люди и компании, имеющие за плечами сотни выполненных проектов по газовому отоплению объектов разного типа и площади. В общем, все считается и лучше, если считать Ваш проект будут профессионалы. Например, те, кто трудится в проектном отделе компании “Тепловой” – компании с более чем 10 летним стажем продажи и монтажа котельного оборудования.
Газовые котлы конденсационного типа Прежде, чем рассказать о плюсах и минусах конденсационников, давайте сперва обрисуем, что это вообще такое. А на самом деле, это такой же отопительный котел,
Источник: www.superchip.ru
Станьте первым!