Конденсационные газовые котлы – принцип работы, достоинства и недостатки

Высокая надежность конденсационных котлов

В предыдущем разделе были кратко указаны основные требования, предъявляемые к теплообменникам конденсационных котлов. Здесь мы рассмотрим основные следствия учета данных требований в конструкции котлов.
 

Используемые материалы для теплообменника

Химическая формула, приведенная выше в параграфе «конденсационные котлы принцип работы», учитывала только основные составляющие процесса горения. Сейчас самое время вспомнить другие компоненты, в первую очередь азот, содержащийся в воздухе, и соединения серы, которые присутствуют в топливе. В результате участия данных элементов в процессе горения образуются кислоты на их основе — серная, сернистая, азотная и азотистая. Соответственно, данные кислоты содержатся в конденсате. Таким образом, материалы, применяемые для изготовления теплообменника конденсационного котла, должны быть устойчивы к кислотным средам. Наиболее распространенные используемые металлы — алюминий-силикатные сплавы (силумин) и высококачественные нержавеющие стали.

Силуминовые теплообменники изготавливают методом литья с, возможно, последующей фрезеровкой. При изготовлении из нержавеющей стали используют сварку предварительно сформированных частей. В силу меньшей стоимости материала как такового и более дешевой технологии производства при готовых формах для литья, теплообменники из силумина обычно несколько дешевле, однако имеют значительно меньшую долговременную устойчивость к кислотному конденсату.

Теплообменники из соответствующей требованиям нержавеющей стали не подвержены химическому воздействию кислот. Как дополнительное следствие применения указанных материалов мы получаем повышение общей надежности изделия, в том числе по отношению к качеству и типу используемого теплоносителя.

Переменные и критические режимы работы

В силу того, что теплообменники конденсационных котлов изначально проектируются исходя из широкого диапазона температур теплоносителя (нижняя температура не ограничена) и высоких значений температурных напряженностей в топке теплообменника, на выходе мы получаем оборудование, которое устойчиво к резким сменам режимов работы и выходам различных параметров (температуры, расходы теплоносителя, давления) за допустимые пределы. Несомненно, компоненты безопасности оборудования, электронные и механические, в обязательном порядке предусматривают контроль за данными параметрами, но конструкция котлов обеспечивает дополнительную гарантию долговечности установки.
 

Конденсационные котлы отопления — преимущества и недостатки

Рассмотрим самые главные достоинства конденсационных котлов отопления по сравнению с обычными газовыми котлами

Конденсационный газовый котел имеет следующие преимущества:

• Он обладает максимально возможным КПД, более 100%;
• Экономия газа при работе конденсационных котлов достигает порядка 20% по сравнению с обычными котлами;
• Конденсационные котлы — самые экологичные среди других, за счет вторичной переработки продуктов сгорания газа. Результатом этого становится минимальный выброс вредных веществ в атмосферу;
• Универсальные в работе, ведь конденсационные котлы отопления позволяют осуществлять плавную регулировку температуры воды и теплоносителя;
• Безопасные в работе.

К сожалению, есть у конденсационных котлов и свои недостатки. К одному из них следует причислить высокую стоимость. Однако, как было сказано ранее, не смотря на высокую стоимость, окупаемость конденсационного котла довольно быстрая.

Ну и второй недостаток связан с необходимостью оборудования дренажа для сброса конденсата из котла. Иногда сделать это очень сложно, например, если помещение где будет установлен конденсационный котел, не имеет канализации.

В общем, устанавливать или нет конденсационный котел, дело каждого. Однако если вы твердо решили сэкономить на отоплении, то, без установки современного газового оборудования вам все равно не обойтись. Невозможно экономно отапливаться старым газовым котлом, КПД которого не соответствует сегодняшним стандартам.

Правила установки и эксплуатации конденсационного котла

Если установка котла будет произведена правильно, то его использование ничем не будет уступать использованию стандартных газовых приборов

Но некоторым параметрам конденсационных газовых котлов следует уделять особое внимание. Так, главным отличием, как мы уже выяснили, является наличие потребности в утилизации отходов и обустройстве специального отводящего канала

Конечно, в России его можно сливать и в канализацию, но исключительно в разбавленном виде (соотношение 25:1). В других же случаях применяются нейтрализационные блоки, в которых указанные выше реагенты нейтрализуют агрессивную жидкость. И никаких неудобств в эксплуатации нет, поскольку замену блока придется проводить максимум два-три раза за все время использования.

Как установить газовый котел

Ранее мы рассказывали о том как своими силами сделать установить газовый котел. В дополнение к этой статье советуем вам ознакомится с этим руководством

Обратите внимание! При расчете отопительной системы необходимо учитывать оптимальную температуру прибора отопления. Чтобы эксплуатация была предельно эффективной, можете использовать в роли отопительных устройств старые радиаторы панельного типа

Также источником тепла может служить система «теплого пола».

Дымоход

Безусловно, газовый конденсационный котел производит низкотемпературные продукты сжигания, из-за чего тяга будет достаточно слабой. Поэтому естественным образом эти продукты не сумеют подняться по дымоходному каналу. В связи с этим котлы оснащаются камерами сжигания закрытого типа, а отводящие каналы оснащаются специальными турбинами.

Как сделать дымоход для газового котла

Ранее мы рассказывали о том как своими силами сделать дымоход для газового котла, рассматривали необходимые нормы и требования. В дополнение к этой статье советуем вам ознакомится с этим руководством

К слову, именно для этих приборов ставятся коаксиальные трубы, то есть «труба в трубе». По одной из них подается воздух снаружи, а по другой продукты сжигания выводятся из системы.

Обратите внимание! Конденсат будет в любом случае появляться внутри дымохода, поэтому материалом, из которого он сделан, должна быть сталь, устойчивая к воздействию кислоты. Этот момент обязателен и исключений не имеет

Альтернативная сторона вопроса

Как мы уже отмечали, КПД, который равен или превышает 100 процентов – это маркетинговая уловка. Но фирмы-изготовители подобного оборудования все равно пытаются максимально приблизиться к данному показателю. При этом не забывайте, что он – показатель – зависит от ряда важных факторов, среди которых:

• соотношение объема комнаты к мощности нагревательного прибора;
• «возраст» самого прибора;
• то, какой тип розжига используется – современный либо же один из старых.

На данный момент изготовители производят такие котлы в двух вариациях:

• с мокрой отдачей тепла;
• с сухой.

В первой группе – приборы, применяемые в жилых домах, или, проще говоря, обычные отопительные котлы. А вот устройства второй группы эксплуатируются в котельных коммерческого назначения и пока еще на стадии разработки. Эффективность их выше, но стоят они при этом в несколько раз дороже.

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.

Источники

• http://www.stroy-podskazka.ru/kotly/gazovye/kondensacionnye/
• http://GidOtopleniya.ru/kotly-i-kotelnoe-oborudovanie/gazovye/gazovye-kondensacionnye-kotly-princip-raboty-5483
• https://www.ivd.ru/stroitelstvo-i-remont/otoplenie/kakoj-gazovyj-kotyol-luchshe-konvekcionnyj-ili-kondensacionnyj-21768
• http://kotel-otoplenija.ru/gazovye-kotly-kondensacionnye
• http://ventilationpro.ru/sistemy-otopleniya/gazovoe-otoplenie/kondensacionnyjj-gazovyjj-kotel-princip-raboty-i-konstruktivnye-osobennosti.html
• https://remont-system.ru/kotly/ustroystvo-i-princip-raboty-gazovyh-kondensacionnyh-kotlov

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.

Vaillant ecoCOMPACT

Сколько конденсата образуется, например, за сутки? Если взять 30-киловаттный напольный конденсационный газовый котел, то он будет вырабатывать около 30 литров конденсата в сутки. Объем немалый, 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.

А теперь несколько слов о максимальной эффективности конденсационного агрегата. Если вы приобретаете эту модель, но оставляете старую систему отопления, где нет лучевой разводки труб, не сетуйте на то, что экономии не получится. Ведь эффективно такой котел будет работать только в период разогрева, а дальше все пойдет по старой схеме. Поэтому совет — сразу меняйте схему разводки. Это первое.

Второе — разница температур на выходе из котла и входе должна быть минимум 55 градусов. При этом оптимальный показатель температуры теплоносителя на выходе должен составлять +82С. И это при естественной циркуляции горячей воды внутри отопительной системы.

Устройство и предназначение

Основное предназначение конденсационных отопительных приборов – обустройство отопительной системы в частных домах.

Среди основных элементов конденсационного газового котла отопления следует отметить:

• Устройство, которое предназначено для сбора конденсирующейся жидкости, куда поступает теплоноситель после охлаждения отводимых воздушных масс. Таким образом, пар конденсируется и отдает тепловую энергию воде. Затем конденсат отводится в специальную емкость через сливное устройство.
• Теплообменный аппарат цилиндрической формы с большой теплообменной поверхностью. Это устройство выполняется из материалов, устойчивых к воздействию кислот: «нержавейки» и сплавов алюминия с кремнием. Котлы с большой мощностью имеют пару теплообменных аппаратов.

• Газовая горелка с закрытой камерой сгорания. Есть возможность автоматически менять расход подаваемых газовых и воздушных масс.
• Система контроля и управления.

Для более детального изучения принципа работы конденсационных котлов нужно иметь какое-то представление об обычных котлах. Традиционные котлоагрегаты производят тепловую энергию путем нагрева теплоносителя с помощью тепла, аккумулированного в продуктах сгорания. Температура газов, поступающих в камеру сгорания, составляет не более 200 градусов. Оправдано это тем, что со снижением температуры тяга уменьшается, образуется активный конденсат, ведущий к коррозионному разрушению отопительного оборудования.

Как было сказано, конденсационные нагревательные аппараты имеют один двухступенчатый или два раздельных теплообменных аппарата. Начальная ступень работает по тому же принципу, что и в теплообменных аппаратах классических отопительных агрегатов. Газы разложения поступают в теплообменный агрегат, называемый конденсационным.

В данном случае пар, имеющийся в газах разложения, охлаждается и конденсируется до наступления жидкой фазы. Выделившееся в процессе тепло передается теплоносителю. Таким образом, в конденсационных аппаратах определенная часть затраченной энергии возвращается для возможности повторного ее использования.

Тепло, которое обычно выводится классическими агрегатами в атмосферу, в конденсационном аппарате используется для повышения их коэффициента полезного действия. Конденсационные газовые котлы выпускаются в двух вариантах: напольные и настенные аппараты, однако конструктивными особенностями они схожи между собой.

Поскольку отопительные агрегаты конденсационного типа оснащаются закрытыми камерами сгорания, отработанные газы из них выводятся принудительным путем. Объясняется это тем, что у отработанных газов относительно невысокая температура, а дополнительный теплообменный агрегат позволит увеличить сопротивление транспортировки выводимых продуктов. Как следствие, естественной тяги недостаточно для вывода продуктов, для чего и используется принудительный способ.

Воздух в камеру сгорания подается под повышенным давлением при помощи турбины, что обеспечивает полное удаление из камеры отработанных газов. Вследствие этого отпадает необходимость обустраивать котлы дымоходами, поскольку продукты выводятся из помещения по приточно-отводному каналу. Конденсационные котлы можно устанавливать в помещениях без дымоходов, а также в зданиях с короткими дымоходами, чтобы образовалась определенная тяга.

Положительные и отрицательные стороны конденсационных газовых котлов

Прежде чем остановить выбор на данной модели конструкции, необходимо подробно изучить положительные и отрицательные стороны агрегата. К достоинствам оборудования следует отнести:

• конденсационные котлы имеют герметичное строение и являются безопасными в эксплуатации;
• возможность использования оборудования в различных типах контуров;
• существуют модели с огромным диапазоном мощности прибора, а значит, ним можно отапливать здания любой площади;
• простота в эксплуатации и техническом обслуживании установки;
• низкий уровень шумов и вибрации;
• экономичный расход топлива;
• система дымоходных труб значительно упрощена.

На ряду с множеством достоинств выделяют несколько отрицательных моментов, с которыми могут столкнуться владельцы конденсационных газовых котлов:

• высокая цена приобретения самого оборудования;
• трудоемкий и сложный процесс монтажа агрегата.

Недостатков приобретения установки очень мало и все они перекрываются теми положительными свойствами и техническими параметрами котлов, которые были указаны выше.

Конструкционные особенности

Что касается конструкции кондиционного котла отопления, то она мало чем отличается от обычного газового. Тем не менее некоторые отличия все-таки присутствуют, и их роль очевидна. К ключевым элементам системы следует отнести:

1. Камеру сгорания топлива с горелкой, вентиляционным оборудованием и элементом подачи топливной смеси.
2. Первичный теплообменник.
3. Камеру охлаждения смеси до температуры, равной «точке росы» (+56…+57°С).
4. Вторичный теплообменник, в котором осуществляются конденсационные процессы.
5. Емкость для хранения конденсата.
6. Дымоходная труба, по которой происходит отвод холодных дымовых газов.
7. Насос для циркуляции жидкости в системе.

Задача первичного теплообменника, соединенного с камерой сгорания, заключается в охлаждении выделяющихся газов до температуры, которая намного выше «точки росы» (по аналогичному принципу работают традиционные газовые котлы конвекционного типа). После этого смесь дыма перемещается к вторичному теплообменнику, в котором осуществляется доохлаждение до температурных показателей ниже +56°С. При этом водяной пар переходит в состояние конденсата и скапливается на стенках теплообменника, а затем собирается в специальном контейнере и стекает в канализационное отверстие.

Стоит ли приобретать «конденсационник»?

Конденсационники бывают настенные и напольные. Мощность первых в зависимости от модели может составлять до 120 кВт, вторых – до 320 и более кВт. При необходимости увеличения мощности установок можно увязывать котлы в каскад.

В зависимости от предназначения, различают одноконтурные и двухконтурные конденсационные котлы. Одноконтурные – исключительно для решения вопроса отопления; двухконтурные – это отопление + ГВС.

Каскадное подключение конденсационных котлов позволяет с легкостью организовать компактную, удобную в эксплуатации котельную, способную демонстрировать в переходный период колоссальную экономию

До сих пор в сомнениях, стоит ли обзаводиться конденсационным котлом и возлагать на него большие надежды? Объективный взгляд на преимущества и недостатки данного оборудования поможет вам сделать правильный выбор.

Конденсационные котлы обладают характеристиками, превосходящими даже самые жесткие требования, предъявляемые к отопительным агрегатам сертификационными органами. Они рекомендованы для установки в заповедных и курортных зонах. Количество вредных выбросов у конденсационных котлов меньше чем у газовых в 5-8 раз

К основным плюсам агрегатов можно отнести:

• Предельную компактность. Конденсационник мощностью до 120 кВт всегда можно найти в настенном исполнении. Традиционные котлы такой же мощности бывают, как правило, исключительно напольными, следовательно, занимают намного больше места;
• Малый вес;
• Высокую эффективность;
• Глубокую модуляцию;
• Экономию средств на обустройство дымохода;
• Экологичность – минимум вредных выбросов в окружающую среду;
• Пониженную вибрацию;
• Низкий уровень шума. Грамотно продуманная конструкция агрегатов позволяет практически полностью исключить шумовые эффекты. Эксплуатация котлов данного типа внутри жилых помещений не вызывает никакого дискомфорта;
• И главное, существенное уменьшение расходов на газ – от 10% до 35% в зависимости от «исходных условий».

Из минусов оборудования стоит отметить:

• Весьма высокую стоимость. Конденсационник обойдется на 40-120% дороже обычного котла;
• Неэффективность при сильных морозах. Когда на улице лютая стужа, температуру воды в отопительной системе однозначно приходится повышать. Если температура возвратной воды превысит 60 градусов, конденсационный котел не сможет выполнять свою чудо-функцию и перейдет в режим обычного котла с КПД около 85%.

Практика показывает, что, несмотря на все нюансы, конденсационные котлы – верный выбор вдумчивых хозяев, ценящих грамотную экономию и жаждущих привнести в свой дом максимальный тепловой комфорт

Обратите внимание, что наслаждаться по настоящему эффективной системой на базе конденсационного котла вы сможете только в том случае, если доверитесь в вопросах выбора и установки оборудования грамотным профессионалам

Эксплуатация традиционного газового котла влечет за собой некоторую потерю тепловой энергии вместе с продуктами сгорания. Другим негативным моментом выступает образование химически агрессивного конденсата, который вызывает коррозию в системе.

Конденсационный котел охлаждает продукты сгорания ниже точки образования конденсата. Результатом становится конденсация водяного пара с отдачей скрытой энергии теплоносителю, который нагревается в котле.

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.

Сегодня газогорелочное оборудование представлено большим количеством агрегатов. Выделяют несколько видов отопительных котлов, каждый из которых обладает своим преимуществами и недостатками.

Электрические котлы – это простые в монтаже конструкции, для функционирования которых нет необходимости проводить газ в дом. При этом стоимость эксплуатации такой техники выше, нежели моделей, работающих на газе.

Жидкотопливные котлы – отличная альтернатива электрическим моделям. Они идеально подходят для отопления помещений без газоснабжения. При этом большинство моделей данного типа комплектуются двумя горелками для жидкого топлива и для природного газа, что делает их универсальным оборудованием.

Сегодня все большие обороты популярности набирают конденсационные котлы, принцип работы которых отличается новаторством и технической продвинутостью. Появились они на рынке относительно недавно, но успели завоевать свою нишу, в которой их объем продаж стабильно растет. Рассмотрим подробнее, в чем же заключается особенность конденсационных котлов.

Принцип работы традиционного отопительного оборудования достаточно прост. Теплообменные поверхности пропускают горячий дым, и тем самым отдается часть энергии теплоносителю. Через узел отвода дыма продукты горения выводятся на улицу. КПД таких систем недостаточно высок, так как водяной пар, который образуется при сгорании топлива, выводится вместе с газами. Стандартный котел не в состоянии отдать эту энергию теплоносителю, в то время как конденсационная техника способна это делать. Выброс дыма осуществляется через специальный коаксиальный дымоход.

Такие агрегаты оснащаются вентилятором, который нагнетает воздух, с изменяемой частотой оборотов. Это позволяет автоматике подбирать нужные условия для создания наиболее эффективной смеси воздуха и газа. Конденсационные индивидуальные котлы в большинстве своем способны функционировать от сжиженного газа, что очень актуально для регионов с неразвитой инфраструктурой.

Далеко не всегда конденсационная техника работают с предельной эффективностью. Для минимизации потерь тепла в котле происходит конденсация пара. КПД подобного агрегата повышается с понижением температурного режима отопительной системы. Именно поэтому конденсационные котлы являются лучшим выбором для отопления полов. В данном случае температура теплоносителя будет составлять около сорока пяти градусов.

Стандартный газовый агрегат функционирует следующим образом: в специальной камере происходит сгорание топлива, газы проходят по специальному теплообменнику, отдавая при этом энергию воде, играющей роль теплоносителя. Затем газы через отводящий контур уходят на улицу. Происходит потеря энергии вместе с водяным паром, который всегда образуется при сгорании газа.

Главное различие между обычным и конденсационным котлом заключается в том, что второй оснащается специальным теплообменником большой площади. За счет этого дым охлаждается эффективней, и его температура может опускаться до сорока градусов. Разумеется, в традиционном котле это невозможно. Пар, который содержится в дыму, становится жидким теплоносителем. Часть энергии, которая теряется в стандартном котле, остается в системе, повышая ее КПД.

Сегодня существует множество конструктивных вариаций конденсационных котлов. В частности, выделяют модели, которые монтируются на пол или фиксируются на стене. Также выделяют одно- и двухконтурные агрегаты. Такое разнообразие позволяет покупателю подобрать идеальное техническое решения для удовлетворения своих конкретных потребностей.