НАСТЕННЫЕ ГАЗОВЫЕ КОНДЕНСАЦИОННЫЕ КОТЛЫ - ПРИНЦИП РАБОТЫ, ПРЕИМУЩЕСТВА - Котлы отопления

Газовые конденсационные котлы - это новейшая технология в категории отопительной техники.

Основное их преимущество перед традиционными приборами - высокий коэффициент полезного действия, превышающей на 15-20% этот показатель в обычных котлов. Но высокий КПД наблюдается только при низкотемпературном режиме работы системы отопления.

Особенности конденсационных котлов

Подобные агрегаты могут обеспечить теплом дополнительные ветви, к примеру, систему «теплый пол». Плюс ко всему их срок эксплуатации раза в 2 больше, чем у традиционных моделей, и шире диапазон мощности и конфигурации. Такие котлы в навесном исполнении могут иметь мощность до 100 киловатт, в то время как обычные - до 35 кВт.

Почему обычные котлы имеют низкий КПД?

Чтобы это понять, нужно разобраться в конструкции прибора. В таких агрегатах отбор тепловой энергии производится в достаточно больших количествах, но не вся она идет на обогрев теплоносителя, поскольку есть потери (значительная часть тепла уходит в дымоход). Кроме того, под действием определенных условий на теплообменнике образуется конденсат. Это приводит к быстрому прогаранию металла, из которого теплообменник изготовлен. Так что срок эксплуатации такого котла в несколько раз меньше.
В конденсационных котлах действует процесс рекуперации, когда проводится отбор скрытой тепловой энергии с конденсированных влажных паров, образующихся в процессе сжигания природного газа. И это отличительная черта таких котлов.
Если рассматривать отдельные узлы любого котла, то основной его элемент - это теплообменник. В обычных котлах и конденсационных их бывает как один так и два. Причем они бывают раздельными или совмещенными (битермический). Первичный теплообменник в конденсационных котлах работает, как и в обычных. То есть тепло от сгорания топлива проходит сквозь трубки теплообменника, нагревая его поверхность, а значит, и теплоноситель, который движется в середине трубок теплообменника. Второй теплообменник нагревает теплоноситель от первого теплообменника, вторичный теплообменник работает как контур ГВС (горячее водоснабжение ).
Нужно учитывать, что температура воды в обратке гораздо ниже, чем на входе в теплообменник (в подаче). Это означает, что на поверхностях теплообменника обязательно будут конденсироваться влажные пары. Но при этом сюда добавится скрытая тепловая энергия от процесса конденсации. То есть при переходе вещества из парообразного состояния в жидкое всегда выделяется тепло. Это закон физики. Вот почему КПД конденсационных котлов на несколько процентов выше, чем в обычных.

Но здесь возникает один очень важный вопрос - как справиться с негативным воздействием влаги, которая будет образовываться на стенках вторичного теплообменника?

Изготавливать теплообменник из нержавеющей стали.

Покрывать чугунное или стальное устройство силумином - сплавом из алюминия и кремния.

Куда девается конденсат?

Этот вопрос часто задают потребители, которые решили приобрести конденсационный котел. В конструкции нагревательного прибора есть небольшой резервуар, где конденсат и собирается. Оттуда он выводится в канализацию. Кстати, в Европе такую воду в канализацию сливать запрещено. Каждый потребитель должен за свой счет проводить утилизацию конденсационных стоков. Вот такие жесткие требования.

Сколько конденсата образуется, например, за сутки? Если взять 30-киловаттный напольный конденсационный газовый котел, то он будет производить около 30 литров конденсата в сутки. Объем большой, поэтому европейцы и не дают разрешения на слив всего этого в общую систему канализации. Правда, сегодня на рынке появились модели, в конструкцию которых вмонтирован нейтрализатор. Это новый резервуар, заполненный гранулятом из магния и калия, которые являются щелочными металлами. Кислотный конденсат проходит через щелочную среду с возникновением химической реакции. В результате образуются конечные продукты - углекислый газ и вода. Эту воду уже можно сливать в канализацию.

Конденсационный котел не всегда работает с максимально возможной эффективностью. Чтобы потери тепла с дымовыми газами были минимальными, в теплообменнике котла должна происходить конденсация водяных паров из дымовых газов. Это возможно тогда, когда температура хотя бы части теплообменной поверхности равна или ниже температуры точки росы.

Для природного газа при обычных условиях она равна +57°С. Поэтому, чтобы котел работал в режиме конденсации, температура теплоносителя в обратной линии (по которой он возвращается из системы отопления в котел) должна быть не выше +57°С. Если это условие не выполняется, то тогда КПД конденсационного котла уменьшается, но все равно оно будет на 4-5% выше, чем КПД неконденсационного котла (за счет большой площади теплообмена и контроля соотношения газ/воздух во всем диапазоне мощности). КПД конденсационного котла тем выше, чем ниже температурный режим системы отопления. Поэтому наиболее эффективен такой котел при работе на водяные теплые полы (с температурой подачи +40…45°С).

История появления устройств

Эти котлы появились еще в 50-х годах прошлого века. Первые модели были ненадежными, так как быстро выходили из строя под действием кислотного конденсата. К тому же в разных европейских странах не было единого стандарта для газовых смесей, используемых для нагрева теплоносителя. То есть была проблема на проблеме. Все изменилось в семидесятые годы, когда для производства вторичных теплообменников стали использовать нержавеющую сталь.

Сегодня практически во всех европейских странах государство поддерживает установку конденсационных котлов. К примеру, под его покупку банки выдают кредиты с низким процентом.

Конденсационные котлы обеспечивают КПД 110%

Отопительная система с конденсационным котлом благодаря особой конструкции поверхностей нагрева теплообменника отбирает у продуктов сгорания не только явное тепло, но и теплоту конденсации водяного пара и передает это суммарное тепло в отопительную систему. Используя принятые термины, можно сказать, что в конденсационном котле располагаемым теплом является не низшая теплота сгорания топлива, которая упоминалась в предыдущих разделах и выпусках, а высшая теплота сгорания, которая включает также теплоту конденсации, или «скрытую теплоту парообразования», водяного пара, образующегося при сгорании углеводородного топлива. Обе эти величины относятся к количеству тепла, высвобождающемуся при сгорании. При этом высшая теплота сгорания дополнительно включает теплоту конденсации, которая в случае обычных котлов безвозвратно покидает отопительную установку через дымовую трубу.

Количественная оценка разности между высшей и низшей теплотой сгорания зависит от вида топлива. Для природного газа она составляет около 11%. Это приводит к тому, коэффициент полезного действия, который принято определять по низшей теплоте сгорания, при полной конденсации может теоретически доходить до 111%. В высокоэффективном теплообменнике конденсационного котла уходящие газы охлаждаются почти до температуры воды в обратной линии. При этом КПД приближается к 110% и, стало быть, практически достигает физической границы.
Степень использования теплоты конденсации зависит, в первую очередь, от температурного режима системы отопления. Чем ниже температура воды на входе в конденсационный аппарат, тем глубже могут быть охлаждены дымовые газы и тем более полно может быть использован эффект конденсации. Этому вопросу придается большое значение при использовании конденсационного котла в составе отопительных установок как новых, так и модернизируемых. Целью проектирования такой установки должно быть обеспечение как можно более полной конденсации при любой температуре воды в обратной линии отопительной системы. Естественно, при реализации этой задачи следует уделять внимание и температуре точки росы. Чем выше температура точки росы, тем лучше возможности использования теплоты конденсации.

В напольной системе отопления присутствует достаточно большой объем воды, которую приходится долго разогревать. То есть увеличивается цикл работы горелки на низких температурах с минимальной мощностью. А значит, тратится больше времени на процесс конденсации.

Удаление дымовых газов

Удаление дымовых газов, как правило, осуществляется через коаксиальные дымоходы, обычно изготовляемые из термостойкого пластика.

Преимущества и недостатки

К преимуществам таких агрегатов можно отнести тот факт, что при длительной зимы, когда средняя температура равна -15С, они работают куда эффективнее, чем их обычные аналоги. К тому же при правильной эксплуатации происходит экономия природного газа не менее чем на 15%. А если сравнить со старыми моделями, то и на все 30%. Кроме того, эти модели меньше вредят окружающей среде, так как выбрасывают минимум СО и других газов.

А вот недостаток в них всего лишь один - это высокая цена. И если снова провести сравнение, то разница с обычными агрегатами будет не менее чем в 2 раза. Если рассматривать ситуацию с экономической точки зрения, то такие нагревательные агрегаты быстрее окупятся там, где потребность в тепле наибольшая (от 180м2). Поэтому недостаток можно перевести в другую категорию. Будем считать, что это прямые инвестиции, так как рост стоимости газа налицо. И никто не знает, какой будет его цена лет через 5 или 6. А экономия - величина постоянная, поэтому не надо скупиться, выбирая новейшие технологии.

Вывод по теме

Новые технологии в сфере отопления постепенно входят в нашу жизнь. И понятно, что выигрывает тот производитель, который поставит на рынок высокоэффективные агрегаты по доступной цене. Не будем пока утверждать, что газовые конденсационные котлы имеют приемлемую цену, но это только начало. Еще несколько лет назад об этих котлах мало кто знал, а сейчас они достаточно популярны. И самое главное, что потребители все меньше и меньше смотрят на цену, понимая, что экономия даже в 15% - это неплохой показатель.