Конденсационные котлы в низкотемпературных системах. Конденсационные газовые котлы: технические характеристики, достоинства и принцип работы. Безопасность сжигания топлива

Прогресс в области производства газового отопительного оборудования шагнул далеко вперед – достаточно изучить функционал представленных в продаже моделей, чтобы убедиться в этом на собственном опыте. Но техника оценивается не только по функциям, но и по другим параметрам – это экономичность и эффективность. И самым продвинутым по данным характеристикам является конденсационный газовый котел, позволяющий по максимуму преобразовать энергию горения газа в тепло, поступающее в отопление.

В этом обзоре мы рассмотрим:

Конструкционные особенности газовых конденсационных котлов;
Как работает конденсационное оборудование;
В чем заключаются плюсы и минусы данных котлов.

В заключение мы пройдемся по самым востребованным среди покупателей моделям и изучим их основные технические характеристики и функционал.

Устройство конденсационных котлов

Обычный газовый котел отличается на редкость простой конструкцией. Здесь располагается газовый узел с клапаном, соединенный с горелкой. Над всем этим нависает единственный теплообменник, отвечающий за подогрев теплоносителя до заданной температуры. За поддержку температуры отвечает механическая или электронная система управления. КПД оборудования достигает 90-92%, в зависимости от конструкции выбранного прибора и типа камеры сгорания – модели с закрытыми камерами сжигают топливо более эффективно.

Если одноконтурные газовые котлы устроены просто, то их двухконтурные «коллеги» устроены чуточку сложнее – здесь добавляются вторичный теплообменник (или ставится один битермический) и трехходовой клапан. Все эти узлы отвечают за подготовку горячей воды. Техника отличается неплохим КПД и позволяет избавиться от необходимости покупки дополнительного водонагревателя.

Конденсационные котлы устроены еще сложнее, ведь они отличаются повышенной эффективностью и высоким показателем КПД – он достигает 98%. Здесь используется технология конденсации влаги из выделяющихся продуктов сгорания. Так как в них все еще полно тепла, то их можно отобрать и пустить в систему отопления. Тем самым достигается солидная экономия топлива – в зависимости от модели и условий работы, она составляет до 10%.

Газовые конденсационные котлы включают в себя следующие узлы:

На данный момент конденсационные котлы являются самыми современными и эффективными решениями в области отопительных систем.

Камера сгорания – открытая или закрытая. Здесь происходит сгорание поступающего топлива. Причем подавляющее большинство конденсационных агрегатов построено на основе закрытых камер, в то время как модели с открытыми камерами – единичные;
Основной теплообменник – здесь происходит основной отбор тепловой энергии, которую уносит горячий теплоноситель;
Конденсационный теплообменник – самая важная деталь газового конденсационного котла. Именно здесь происходит конденсация влаги с отдачей тепла в отопительную систему;
Вторичный (или битермический) теплообменник и трехходовой клапан – эти узлы отвечают за работу контура ГВС;
Управляющая электроника – отвечает за работу всего установленного на борту оборудования;
Дренаж – отвечает за отвод конденсата в канализацию.

Конденсационный котел устроен сложнее, чем любой другой конвекционный агрегат. Но именно это позволяет ему по максимуму отбирать тепловую энергию из продуктов сгорания.

Сложность конденсатных котлов напрямую повлияла на их стоимость – они минимум на 30% дороже конвекционных аналогов.

Принцип работы конденсационных котлов

Давайте рассмотрим принцип работы конденсационного газового котла и узнаем, за счет чего он получает дополнительную энергию. Мы уже говорили, что здесь используется принцип конденсации влаги из продуктов сгорания. Если взяться за дымоходную трубу, то мы обнаружим, что она теплая, а в некоторых случаях даже горячая (все зависит от эффективности оборудования). Именно эту тепловую энергию мы и можем отобрать в отопительную систему.

Работает конденсационный котел следующим образом:

Именно наличие второго теплообменника, в котором горячий пар конденсируется и отдает оставшуюся энергию, обуславливает такой высокий КПД всей системы.

Газовая горелка выделяет тепловую энергию, которая поглощается основным теплообменником;
Продукты сгорания поступают в конденсационный теплообменник большой площади;
Проходящий через конденсационный обменник холодный теплоноситель вызывает образование конденсата, забирая тепловую энергию из водяного пара;
После этого теплоноситель поступает в основной теплообменник.

Для некоторых может остаться непонятным то, откуда вообще берется водяной пар. Ничего странного здесь нет – он образуется в результате сгорания природного газа. Если мы внимательно посмотрим на химическую формулу протекающей здесь реакции, то мы увидим в ее результатах два основных компонента – это водяной пар и углекислый газ. Именно пар и содержит необходимую нам тепловую энергию.

Конденсационный котел отличается повышенным КПД. Это становится возможным за счет более полного отбора тепла из продуктов сгорания. Производители утверждают, что КПД составляет до 115%, но против законов физики не пойдешь – нельзя получить больше энергии, чем ее затрачено. И столь высокий КПД – это всего лишь маркетинговая уловка, нацеленная на увеличение продаж. В действительности же КПД достигает 98%.

Создавая конденсационный котел, разработчики сделали все возможное, чтобы оборудование получилось экономичным и энергоэффективным. Но эффективность напрямую зависит от температуры теплоносителя в обратной трубе. Чем она ниже, тем лучше, оптимальный показатель – от +30 до +40 градусов. Если же температура будет высокой, никакой конденсации не будет – тепло улетит в атмосферу, а КПД упадет. Поэтому теплоноситель сначала поступает в конденсационный, и лишь потом в основной теплообменник.

Иными словами, для того чтобы можно было экономить на газовом топливе за счет высокого КПД, необходимо создать отопительную систему со сравнительно низкой температурой теплоносителя – оптимальным соотношением станет +30 градусов на обратной трубе и +50 на подающей.

Достоинства и недостатки конденсационных котлов

Конденсационный котел – это уникальное оборудование, созданное разработчиками теплотехники. Оно заботится об окружающей среде и позволяет экономить на газовом топливе. Котлы конденсационного типа широко распространены в европейских странах, где люди заботятся о своем благосостоянии и о природе. И там они являются лидерами покупательского спроса.

На территории России конденсационный котел является редкостью – потребители не готовы сломя голову менять оборудование на более чистую, с точки зрения экологию, технику. И все дело в ее высокой стоимости, ведь отдельные модели стоят до двух раз дороже. Но те, кто умеет считать и дружат с математикой, знают, что первоначальные затраты оправдываются за счет экономии на топливе. Нужно лишь правильно настроить оборудование, чтобы оно работало в оптимальном температурном режиме.

Давайте рассмотрим плюсы и минусы конденсационного котла – начнем с положительных качеств:

Если Вам кажется, что 10-ти процентная экономия не так велика, то просто посчитайте сколько денег Вы потратите на газ хотя бы за ближайшие 5-7 лет. Уверяем, цифры Вас неприятно удивят.

Экономия на газовом топливе – здесь нас ждет реальная экономия, достигающая 10% и даже чуть больше. То есть, если мы как следует поработаем над уменьшением тепловых потерь в своем жилище и установим конденсационный котел, экономия на газовом топливе составит до 20-25%. Например, расход газа у котла на 20 кВт составляет менее 2 куб. м/час, в то время как у аналогичных конвекционных моделей он составляет примерно 2,2 куб. м/час;
Снижение нагрузки на окружающую среду – чем эффективнее перерабатывается топливо, тем лучше для природы. Плохо, что понимает это далеко не каждый человек;
Низкая температура продуктов сгорания – так как тепловая энергия отбирается практически полностью, температура газов на выходе газового котла получается крайне низкой;
Возможность беспрепятственного использования с водяными полами – им как раз необходима невысокая температура теплоносителя. В традиционном высокотемпературном отоплении газовые конденсационные котлы станут пустой тратой денег;
Широкий выбор моделей – любой мощности (до 50 кВт и больше), одноконтурные и двухконтурные, напольные и настенные, с открытой (редкость) и закрытой камерами сгорания.

Есть и минусы:

Низкая температура теплоносителя потребует перерасчета количества секций в радиаторах – от этого никуда не деться. Но можно поступить по-другому, установив вместо традиционных батарей малогабаритные плинтусные конвекторы или теплые полы;
Высокая стоимость газовых конденсационных котлов – если взять аналогичную конвекционную модель, то при равной мощности, характеристиках и возможностях она будет стоить дешевле (в среднем конденсационные модели на 30-80% дороже);
Необходимость в отводе конденсата – его излишки удаляются в канализационную систему;
Уменьшение КПД при росте температуры – если вдруг вам захочется прибавить газ, чтобы в комнатах было теплее, КПД начнет быстро падать;
Энергозависимость – все газовые конденсационные котлы нуждаются в электроэнергии. Поэтому потребителям придется позаботиться о резерве;

Принцип работы газового котла

То, что система отопления, работающая на природном газе, является самым экономичным и эффективным способом обогрева помещений, знают многие. Но вот что странно - вроде бы использование газа сегодня устраивает всех, но высокие и жесткие требования расхода энергоносителей ставят определенные ограничения. Поэтому на рынке теплотехнического оборудования конденсационные котлы занимают особое место. Кстати, в некоторых европейских странах законом запрещено использовать другие виды нагревательных газовых приборов, кроме конденсационных. Попробуем разобраться с газовыми конденсационными котлами, принципом их работы, достоинствами и недостатками.

Принцип работы

В первую очередь нас будет интересовать принцип работы этого вида котлов. Чтобы показать, чем он отличается от обычных агрегатов, надо разобраться с особенностями функционирования последних.

Что в них происходит?

Газ в качестве топлива через горелку подается в камеру сгорания, где и сжигается. При этом выделенная тепловая энергия нагревает металлический теплообменник, в котором движется теплоноситель.
Отдавая часть тепловой энергии, топочные газы проходят в дымоход и выводятся через него на улицу.

Казалось бы, что может быть проще. Но тут есть один очень важный нюанс. Для того чтобы тяга в дымоходе была соответствующей, и в нем не образовывался и не скапливался конденсат, необходимо, чтобы температура топочных газов с 200С падала до 140С. То есть должна происходить интенсивная отдача тепловой энергии теплообменнику. Но учитывайте тот факт, что температура отводящих газов не должна быть ниже данного уровня.

По сути, температура 140С - это достаточно серьезный потенциал, который попросту улетучивается в атмосферу. Заключенная в отводящих газах тепловая энергия не расходуется по прямому назначению. Тем более что внутри топочных газов всегда присутствуют влажные пары воздуха, которые также обладают определенным температурным потенциалом. Вот почему были изобретены конденсационные котлы, в которых все эти нюансы были собраны и использованы.

Внутри газового конденсационного котла собирается влага, которая при конденсации отдает часть энергии, используемой для нагрева дополнительного теплообменника.

Устройство

Итак, понятно, что в конструкции конденсационного газового котла два теплообменника. Первый работает по стандартному принципу, то есть обогревается за счет сгораемого топлива. Именно на нем и происходит основной отбор тепловой энергии. Второй, который носит название конденсационного, отбирает вторичную энергию конденсируемых влажных паров воздуха.

Конструкция конденсационного теплообменника достаточно сложна. Ведь температура отходящих газов и конденсата не очень большая, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы как можно больше отобрать тепла.

Есть несколько технических решений, которые помогают добиться желаемого результата:

Увеличение площади отбора температуры. Для этого к теплообменнику привариваются ребра в виде спиралей.
Используются внутренние полости с разным сечением. Это позволяет интенсивно отбирать тепловую энергию за счет уменьшения объема проходимого потока теплоносителя.
Устанавливается вторичный теплообменник на обратный контур отопительной системы. Таким образом достигается быстрая конденсация влажных паров отводящих газов за счет снижения точки росы. Получается, что в нагревательный газовый котел теплоноситель поступает уже подогретым. А это влияет на уменьшение расхода топлива и эффективность работы самого агрегата.

Если рассматривать принцип работы агрегата данного вида с позиции традиционного котла, то в нем происходит своеобразная рекуперация, которая обычно используется в системах кондиционирования зданий.

Хотелось бы добавить, что в конструкцию конденсационного газового котла производители устанавливают только высокотехнологичные горелки, с помощью которых достигается оптимальное смешивание магистрального газа и воздуха. Это опять-таки повышает эффективность работы газового аппарата.

Плюсы конденсационного агрегата

Настенный газовый конденсационный котел Buderus

К чему все это приводит, если сравнивать традиционные и конденсационные газовые котлы?

Экономичность потребления топлива газового конденсационного котла на 20% выше, чем традиционного.
Выброс угарных газов и других продуктов сгорания меньше практически на 70%.

Вот, что удивительно. Принцип работы котла и его устройство были изобретены около столетия назад. Но только сейчас его использование стало возможным. Дело в том, что металлические узлы и конструкции прибора не могли долго выдерживать серьезные нагрузки, связанные с процессом конденсации влажных паров и высокой температурой.

В настоящее время эти проблемы решены за счет использования в котлах коррозионостойких материалов. Ведь образующийся конденсат является химически активным веществом, который за короткий срок действия выводит из строя любые прочные материалы. Поэтому в котлах данной модели применяются или нержавейка, или силумин - сплав из алюминия и кремния.

Если говорить о внешнем отличии двух моделей, то неопытному человеку сделать это будет сложно. Но конденсационные газовые котлы - это настенные агрегаты с закрытой камерой сгорания. Кто имеет представление, о чем идет речь, поймет, сколько достоинств добавляется только за счет этих двух показателей.

Реальное положение вещей

Устройство котла

Итак, конденсационные газовые котлы экономичнее - здесь спору нет. Но за эту экономию все равно придется заплатить хотя бы один раз. Эти модели раза в полтора дороже традиционных. Это первое.

Второе. Хотелось бы обратить ваше внимание на некоторые позиции, которые на первый взгляд в глаза не бросаются. И даже некоторые специалисты не всегда обращают на них внимание. К примеру, конденсационный котел - это настенный вариант - по показателю мощности находится в диапазоне 20–110 кВт. Традиционные агрегаты настенного типа имеют более скромные показатели - максимум до 36 кВт.

Вы можете себе представить, что небольших размеров конденсационный аппарат двухконтурного типа способен обеспечить теплом и горячей водой для хозяйственных нужд большой частный дом? К примеру, общей площадью 800 м². Если использовать традиционный отопительный агрегат, то только напольного типа.

Уже исходя из этого можно сопоставить стоимость двух моделей. Она практически выравнивается. Но плюсов у конденсационных моделей гораздо больше:

Экономия топлива.
Уменьшение вредных выбросов в атмосферу.
Эффективность работы оборудования.
К тому же под них нет необходимости выделять отдельное помещение для организации котельной, как это обычно происходит с напольными агрегатами.

Самое главное, что эффективность работы прибора зависит от того, насколько интенсивно пользуются им. Ведь чем меньше температура теплоносителя в обратном контуре, тем полноценнее конденсация во вторичном теплообменнике, тем больше выделяется тепловой энергии, и тем выше становится коэффициент полезного действия оборудования. Вот почему этот вид отопительных приборов более рентабелен в так называемых низкотемпературных системах отопления - теплые полы как пример.

Схема котла газового

Но в реальности российские условия эксплуатации совершенно иные, чем в той же Европе. Например, когда температура за окном минус 20–50С, надо повысить температуру теплоносителя. Сделать это можно, лишь увеличив расход топлива, потому что основной источник тепловой энергии - это сжигаемый газ. А это значит, что температура теплоносителя в обратном контуре не опустится ниже 60С. При таком показателе нельзя говорить о конденсации влажных паров. То есть установленный вами конденсационный газовый котел начинает работать, как обычный. Так стоит ли приобретать такое дорогое устройство?

Однако не будем умалять достоинств конденсационных моделей. Даже при работе в таком режиме они экономичнее традиционных. Правда, на первый взгляд экономия не очень большая - до 5%, но если пересчитать на годовой расход газа, то сумма получится внушительной. К тому же конструкция котла устроена таким образом, что даже при максимальном падении давления газа в трубной магистрали он будет продолжать работать. Эффективность, если и упадет, то незначительно.

Заключение по теме

Тот, кто считает себя человеком экономным и держит расходы семейного бюджета в жестких рукавицах, должен приобретать именно конденсационный газовый котел для отопления и ГВС собственного дома. С помощью такого агрегата можно отлично сэкономить на потреблении топлива, не снижая такой показатель, как эффективность. Тем более что цены на газ каждый год растут.

Термин «конденсационный котёл» для многих является синонимом надёжного и экономичного отопительного оборудования. Однако далеко не каждый может объяснить, что означает это понятие, и чем отличается агрегат конденсационного типа от обычного газового котла.

Принцип работы и внутреннее устройство

В традиционных газовых отопительных агрегатах дымовые газы, температура которых составляет +100-(+170 0 С), вместе с образовавшимися водяными парами удаляется в атмосферу. Теплота сгорания топлива, которую используют в таких установках, носят название низшей теплотой сгорания. Конденсационные газовые котлы, благодаря использованию при их проектировании и производстве новейших технологий, способны превращать в тепло энергию конденсации водяного пара.

Определение! Полная энергия сгорания газообразного топлива, включая энергию превращения водяного пара в жидкость, носит название высшей теплотворности топлива.

Особенности теплообменников конденсационных устройств

Практически каждый газовый котёл теоретически можно сделать конденсационным с помощью его дооборудования конденс/теплообменником и обеспечения преодоления дополнительного аэродинамического сопротивления выводу продуктов сгорания.

Внимание! Температура поверхности конденсационного теплообменника должна быть ниже точки росы используемого топлива.

В начале развития конденсационных технологий производство агрегатов этого типа шло именно по такому пути. Действующие теплогенераторные установки, как правило, это были напольные агрегаты из чугуна, оснащались пластинчатыми конденсационными модулями, изготовленными из коррозионностойких сталей.

Сравнительно недавно стали создаваться унифицированные отопительные газовые установки, изначально предназначенные для работы в конденсационном режиме. Теплообменники таких агрегатов должны:

обеспечивать интенсивный и эффективный съём энергии конденсации пара;
быть стойкими к воздействию конденсата, провоцирующего коррозионные процессы.

Определение! Конденсат газовых котлов представляет собой смесь угольной, азотной, серной кислот низкой концентрации.

Конденсационный котёл газовый изготавливается с одним или двумя теплообменниками:

В первом случае, это – двойной теплообменник с разветвлённой теплообменной поверхностью, изготавливается из нержавеющих сталей.
Во втором случае высокотемпературный теплообменник выполнен из алюминиево-кремниевых сплавов, меди, нержавеющей стали. Как правило такой теплообменник изготавливают из нержавеющей стали.

Внимание! В настенных котлах для высокотемпературных теплообменников чугун не используют из-за его значительной массы.

Преимущества конденсационного отопительного газового оборудования

Инновационная конструкция горелок обеспечивает практически полное сгорание топлива, благодаря высокому КПД снижается количество используемого газа (на 10-15%) и, следовательно, уменьшается количество выбросов в атмосферу.

Внимание! Максимальный КПД получают при использовании агрегатов данного типа в низкотемпературном отоплении, например, в системах тёплых полов.

Оборудование, благодаря конструктивным особенностям, является практически бесшумным.
Настенные модели могут иметь мощность до 100 кВт, в то время как традиционные навесные газовые котлы выпускают максимальной мощностью 35 кВт.
Срок службы этого отопительного оборудования в 2-3 раза превышает аналогичную характеристику обычных газовых агрегатов.

Компании-производители отопительного оборудования рассматриваемого типа

К конденсационной отопительной технике высшего класса можно отнести продукцию немецких компаний Viessmann и Buderus, итальянской фирмы Baxi.

Конденсатные газовые котлы Viessmann Vitodens имеют линейку мощности от 4 до 66 кВт. Эти агрегаты изготавливаются с применением принципиально новой конструкции поверхности нагрева. Теплообменник Inox-Radial представляет собой параллелепипед, скрученный в змеевик. Для его производства используется нержавеющая сталь. Компания полностью отказалась от установки алюминиевых теплообменников из-за меньшей коррозионной стойкости и, следовательно, меньшего срока службы.

Внимание! Конструкция теплообменников Inox-Radial предусматривает возможность установки, в случае необходимости, устройств для нейтрализации конденсата.

Агрегаты Vitodens 300, 333, 343 оснащены модуляционными горелками, которые позволяют сэкономить топливо, и модуляционными циркуляционными насосами, сокращающими до минимума расход электроэнергии. Стоимость установок мощностью 26 кВт составляет примерно 1800 долларов.

Немецкая фирма Buderus является первопроходцем в области производства конденсационной техники. Модели Logamax plus GB 112 изготавливают мощностью 80 и 100 кВт, что является рекордом для настенных газовых котлов. При этом агрегаты имеют компактные размеры – их ширина равна аналогичному показателю обычных котлов мощностью 24 кВт. В этом оборудовании применён оребрённый теплообменник из кремний-алюминиевых сплавов. Примерная цена котлов данной марки мощностью 24 кВт – 1400 долларов.

Модели марки BAXI представляют собой сочетание прекрасных эксплуатационных характеристик и разумной цены. Модель Prime HT мощностью 28 кВт стоит примерно 1500 долларов. Этот конденсационный настенный котёл эконом-класса оснащён возможностью электронной модуляции пламени, как в режиме отопления, так и в режиме приготовления горячей воды.

В обычном газовом котле продукты сгорания проходят через теплообменные поверхности котла , где отдают свою энергию теплоносителю (но не всю). Продукты сгорания уходят из котла и через дымоотводную систему выбрасываются в атмосферу. При этом некоторое количество теплоты теряется, поскольку вместе с газами уходит водяной пар, образовавшийся при сгорании топлива из воды, находящейся в природном газе в нормальном состоянии. Этот пар уносит с собой скрытую энергию парообразования, которую способен отобрать и передать системе отопления конденсационный котел.

Конденсационные котлы имеют перед теплообменником нагнетающий вентилятор с изменяемым числом оборотов, поэтому они сделаны с закрытой камерой сгорания и выбросом продуктов сгорания через коаксиальный дымоход . Управление числом оборотов вентилятора дает возможность всегда поддерживать оптимальное для сгорания соотношение воздуха и газа . Такое управление позволяет большинству котлов некоторое время без переналадки работать на сжиженном газе (его можно использовать как резервный). 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). Отсутствие минимальной рекомендуемой температуры теплоносителя позволяет такому котлу работать с теплыми полами без специальных понижающих температуру приспособлений (но только при большой площади полов и, соответственно, большой тепловой инерционности системы отопления).

устанавливать их на специально рассчитанные под конденсационный котел низкотемпературные системы отопления (желательно не выше 60/40°С, максимум 70/50°С)
применять только пластиковые (от специализированного производителя) или керамические дымоходы .

Применение конденсационного котла для отопления частного дома позволяет повысить комфорт системы отопления (за счет возможности работы котла при более низких температурах) и уменьшить расход газа на 15-20% (при правильном расчете системы отопления). При дифференцированном тарифе на природный газ в некоторых случаях уменьшение расхода газа на 20% приводит к уменьшению расходов на отопление в 1,5-2 раза.

Сравнение конструкции и характеристик конденсационных и обычных котлов

В обычном газовом котле продукты сгорания в виде горячих отходящих газов проходят через теплообменник котла, где отдают большую часть своей энергии теплоносителю . Большую, да не всю. Отходящие газы через дымоход выбрасываются в атмосферу, при этом теряется часть неиспользованной теплоты , поскольку вместе с газами уходит и водяной пар, образующийся при сгорании топлива. Именно этот пар и уносите собой скрытую энергию, которую способен сохранять и передавать системе отопления конденсационный котел.

Основное отличие конденсационного котла от неконденсационного – в специальном теплообменнике увеличенной площади, в котором продукты сгорания охлаждаются до значительно более низкой температуры (иногда ниже +40°С), чем у обычного котла. При охлаждении до низкой температуры водяной пар , содержащийся в дымовых газах, превращается в жидкость, высвобождая при этом определенное количество теплоты . Конденсация происходит в теплообменнике , который сделан из коррозионностойкого материала:

нержавеющей стали (сварной). Теплообменник из нержавеющей стали делается сварным, значит механические и химические свойства материала неравномерны и это со временем может привести к его разрушению.
силумина (литой). Силуминовый теплообменник – литой, поэтому у него нет неравномерности свойств материала, но стойкость силумина к химическому воздействию при сгорании топлива ниже, чем у нержавеющей стали .

Для получения большой площади сгорания (для мощных котлов) из силумина делают отдельные секции, которые затем стягивают в один теплообменник (подобно чугунным напольным котлам).

Виды конденсационных котлов

Конденсационные котлы могут быть:

- настенными В настенном исполнении котлы обычно бывают мощностью до 100 кВт (в отдельных случаях до 120 кВт)
- напольными,

- одноконтурными
- двухконтурными

Принцип действия конденсационного котла

Преимущества конденсационных котлов

В технических характеристиках конденсационных котлов коэффициента полезного действия порядка 108-109%, но в любом случае более 100%. Понятно, что по законам физики потери энергии неизбежны и КПД не может превышать стопроцентную «планку». В этом и заключается суть такой величины КПД : для возможности сравнения тепловой эффективности конденсационных и обычных газовых котлов вычисление выполняется на основе значения низшей теплоты сгорания. Исторически сложилось так, что все физические расчеты велись на основании измеряемого значения низшей теплоты сгорания. Таким образом, это не реальный КПД , а сравнительный, или условный. Но и при вычислении КПД на основе значения высшей теплоты сгорания величина КПД конденсационных котлов получается достаточно высокой, и значительно выше, чем обычных газовых котлов .

Также среди преимуществ конденсационных котлов можно назвать их более высокую экономичность, примерно на 15-20% выше в сравнении с обычными. Кроме того, в таких котлах используются высокотехнологичные горелки , которые обеспечивают приготовление топливно-воздушной смеси в оптимальных для данного режима горения пропорциях(с непрерывным контролем соотношения «газ-воздух»), что сводит к минимуму вероятность неполного сгорания топлива . В результате в отходящих газах значительно снижается количество вредных выбросов, а низкая температура отходящих газов, зачастую ниже 40 0 С, позволяет использовать дымоходы из пластмассы, что уменьшает затраты на их монтаж. По исполнению конденсационные котлы подобны традиционным. Обычно они выполняются в настенном варианте, хотя выпускаются и напольные конденсационные котлы высокой мощности, которые применяются в промышленных или офисных помещениях. Отличаются они от обычных котлов тем, что теплообменник в них иной и выполняется из кислотостойких материалов, таких как силумин или нержавеющая сталь . Ведь образующийся водный конденсат за счет повышенной кислотности может вызвать коррозию стали и чугуна , применяемых при производстве неконденсационных котлов. По форме теплообменник может выполняться, например, в виде труб сложного сечения с дополнительными спиралевидными ребрами. Все это делается для увеличения площади теплообмена и, соответственно, повышения эффективности работы котла . Кроме этого в конденсационном котле применен вентилятор , установленный перед горелкой , который «высасывает» из газопровода газ , смешиваете воздухом и направляет к горелке рабочую смесь газа с воздухом .

Преимущество конденсационного котла

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.

Удаление дымовых газов

Удаление дымовых газов, как правило, осуществляется через коаксиальные дымоходы , обычно изготовляемые из термостойкого пластика . А управляемый электроникой насос оптимизирует мощность отопления , экономит электроэнергию и снижает шум от протекающего в отопительной системе теплоносителя .

Каким бы совершенным ни был котёл , эффективность его работы в значительной степени зависит от параметров системы отопления . Чем ниже температура воды , тем более полно будет происходить конденсация водяного пара , а значит, тем большая доля скрытой теплоты будет возвращаться в систему. Таким образом, тем выше будет и КПД котла. Разумеется, и систему отопления под конденсационный котел следует применять соответствующую, рассчитанную на более низкую температуру теплоносителя . При проектировании нужно ставить условие, чтобы температура одно в зависимости от мощности установки, средства для нейтрализации, предохранительные устройства, а также комплекты трубной обвязки котлов и подключения гидравлической стрелки , системы отвода дымовых газов. В Европе это самый массовый тип отопительных приборов, а во многих странах установка любых других газовых котлов, кроме конденсационных, запрещена. Причина - более низкие выбросы вредных веществ и более высокий КПД . Так некоторые государства заботятся о своих гражданах, запрещая продавать не экономичное и не экологичное оборудование.

Практическое применение

Выбор системы отопления – теплый пол или радиаторное отопление – также влияет на экономичность конденсационной установки. Для отопительных систем с радиаторами часто принимают расчетную зимнюю температуру в подающей линии 70 градусов Цельсия и 50 градусов – в обратной линии. Решающей для создания условий конденсации является температура обратной воды. Она должна быть как можно ниже температуры точки росы . Даже если расчетная зимняя температура составляет минус 20 градусов, температура обратной воды как раз достигнет температуры точки росы. Таким образом, конденсационный котел весь год работает в области конденсации.

Чем ниже становится температура воды в обратной линии при уменьшении нагрузки, тем выше становится степень конденсации в конденсационном котле. Здесь необходимо отметить, что в течение отопительного сезона имеют место наружные температуры, превышающие расчетную зимнюю, поэтому обеспечиваются условия высокоэффективной эксплуатации конденсационного котла. Если вместо радиаторного отопления применяют систему теплого пола с температурой подачи 40 градусов и температурой в обратной линии 30 градусов, полнота конденсации становится еще выше. В результате в течение всего отопительного сезона температура обратной воды существенно ниже температуры точки росы. Условия работы конденсационного котла становятся оптимальными, и он работает еще более эффективно.

При использовании конденсационного котла образующийся конденсат составляет незначительную часть суммарного водоотведения и до теплопроизводительности 200 кВт может удаляться в канализационную сеть. При этом не следует ожидать отрицательного влияния на работу канализационной системы или осветлительных установок.