В числе инновационных технологий, использующихся при производстве отопительных систем, одной из наиболее перспективных является та, что основана на конденсации водяного пара, возникающего при сгорании углеводородов. Конденсационные газовые котлы считаются новым для российского рынка решением. Между тем, в Европе они устанавливаются повсеместно, а в ряде стран являются единственно разрешенными к использованию.
Причиной тому — доказанная эффективность технологии, ее экологичность и универсальность. Рассмотрим подробнее принцип работы котла, достоинства и недостатки, а также нюансы, которые следует учесть при покупке.
Как работает конденсационный котел
Топливом для конденсационного котла, как и для обычного, является сжиженный или природный газ. Последний чаще применяют в быту, в то время как сжиженный больше ориентирован на промышленность. Название появилось благодаря способности «забирать» у продуктов сгорания «скрытую» теплоту — кинетическую энергию воды, образовавшейся в процессе конденсации водяного пара.
Иными словами, в основе технологии лежат физические законы. При сгорании голубого топлива выделяются углекислый газ и вода. Жидкость испаряется, что сопровождается выделением тепловой энергии. Конденсация пара позволяет «вернуть» потерянную теплоту (энергию), повысив тем самым КПД системы. При этом в обычных котлах конденсат — это явление нежелательное, с которым борются. В конденсационном же оборудовании для образования жидкости предусмотрен специальный теплообменник. Последний «забирает» тепло, выделяемое при конденсации, и передает его теплоносителю (технической воде).
Для того чтобы предотвратить коррозию, в производстве котлов используют материалы повышенной стойкости: нержавеющую сталь или силумин (сплав алюминия и кремния).
В общем случае конструкция конденсационного котла схожа с обычным газовым. Ее основные элементы:
- Патрубки подачи и отвода воды. Здесь холодная вода подается в оборудование, а после нагрева отправляется в радиаторы и трубы ГВС.
- Горелка. Подает газ в камеру сгорания и распределяет топливо равномерно.
- Теплообменник № 1. Емкость для нагрева воды.
- Теплообменник № 2. Емкость для конденсации и извлечения дополнительной тепловой энергии.
- Насос. Обеспечивает циркуляцию воды.
При поступлении воды в камеру сгорания подается газ. Далее горелка запускает процесс горения. Продукты горения проходят через теплообменник № 1 и нагревают его стенки. Последние, в свою очередь, передают тепло циркулирующей технической воде (теплоносителю). Затем газы с температурой выше точки росы (55 °С) переходят в теплообменник № 2. Там пар охлаждается и образуется конденсат. В результате освобождается энергия, которая также идет на обогрев.
Таким образом, одна часть котла работает по стандартному принципу, то есть нагревает теплоноситель за счет сгорания топлива, вторая — аккумулирует энергию конденсируемых паров воздуха. Процесс этот непростой. Для того чтобы повысить эффективность конденсации, применяют некоторые технологические решения:
- трубки теплообменника приваривают в форме спирали, чтобы увеличить площадь соприкосновения с теплоносителем;
- охлажденный (обратный теплоноситель) отправляют сначала в ту часть теплообменника, куда поступают охлажденные дымовые газы;
- устанавливают высокотехнологичные горелки, которые позволяют максимально смешать воздух и магистральный газ. Это делает работу аппарата еще более эффективной.
Конденсационные котлы используют для отопления квартир, небольших коттеджей или частных домов. От площади помещений зависит выбор размера, а также мощности котла. В индивидуальных домах, помимо обеспечения отопления, котел обычно работает еще и на обогрев воды для бытового использования.
На заметку
В Европе 70% котлов для отопления являются конденсационными. Впервые массовое производство было налажено в Голландии. Следом технологию стали развивать в Великобритании. В США и Канаде пользователям такого оборудования даже предоставили льготные условия налогообложения.
Плюсы и минусы технологии
Первое, на что любят обращать внимание производители конденсационных отопительных устройств — необычайно высокий КПД — выше 100%, несмотря на то, что классическая физика утверждает, что такого быть не может. В данном случае применяют особую систему расчетов. У топлива есть две точки сгорания: высшая и низшая. Высшая складывается из суммы низшей температуры и температуры конденсации. Именно этот показатель и определяет КПД, когда говорят о конденсационных котлах. Низшее тепло отбирается на 100% в высокотемпературной части теплообменника. Дополнительные 8–11% приходятся на тепло от глубокого охлаждения дымовых газов и конденсации в низкотемпературной части теплообменника. Отсюда финальный КПД в 108–111%.
Перечень достоинств конденсационных котлов внушителен. Он во многом объясняет растущую популярность этого вида отопительного оборудования.
- Габариты и вес. Котлы небольшой мощности компактны, они легко помещаются даже в квартире в условиях ограниченного пространства.
- Экономия топлива. До 35% в сравнении с обычным котлом.
- Точность модуляции. Котел можно подобрать в точности под те параметры, которые необходимы потребителю, и не переплачивать за излишнюю мощность.
- Низкий уровень шума.
- Сокращение вредных выбросов. Конденсационные модели в среднем на 70% экологичнее традиционных газовых аналогов.
- Низкая температура отходящих газов. Это позволяет устанавливать пластиковые дымоходы, которые значительно дешевле и проще в монтаже, чем классические стальные.
Конденсационные газовые котлы также имеют и минусы. Главный — это цена. Такой котел на 30—80% дороже обычного. Конечно, заметная экономия топлива позволит окупить вложения. Но как быстро это произойдет — зависит от интенсивности использования, температурного режима и других факторов.
Кроме того, есть некоторые специфические особенности в работе системы, которые тоже следует учесть, выбирая котел.
- Невысокая температура нагрева воздуха в помещении.Для эффективной работы вода в обратном контуре должна быть 30–40 °C. Иными словами, если в обычных системах соотношение температур подачи и «оборотной» — 75 °C к 55 °C, то в конденсационных — 55 °C к 35 °C. Если в доме действует система «теплого пола», то на это обстоятельство можно закрыть глаза. Если нет — потребуются дополнительные радиаторы, чтобы согреть помещение.
- Необходимость утилизации конденсата.Из-за наличия в конденсате кислоты сливать его в локальную систему канализации (септик) недопустимо. Следует предусмотреть отдельную систему для нейтрализации конденсата. Для котлов с мощностью до 35 Вт, эксплуатируемых в жилых помещениях с централизованной системой канализации, это ограничение неактуально.
Важно!
При проектировании резервуара следует учитывать, что даже маломощный котел в 24 Вт в сутки образует свыше 35 литров конденсата.
Это лишь некоторые существенные плюсы и минусы конденсационных газовых котлов. В зависимости от выбранной модели, они могут усиливаться или, наоборот, практически не проявлять себя. Вот почему перед тем, как приобретать котел, важно получить профессиональную консультацию об особенностях эксплуатации выбранной модели в конкретных условиях.
Что учесть при покупке конденсационного котла: советы специалистов
Цены на конденсационные газовые котлы не низкие. Но приобретают оборудование, как правило, не на одно десятилетие. Поэтому имеет смысл отдавать предпочтение производителям, которые практикуют инновационные технологии, повышают комфорт эксплуатации и гарантируют бесперебойную работу на протяжении всего срока службы. Это общее правило выбора торговой марки. Что касается характеристик самого котла, то здесь нужно обращать внимание на несколько пунктов и учитывать особенности дома, который предстоит обогревать:
- Мощность.Мощнее — не значит лучше. Наоборот, излишняя мощность идет во вред, а работа вполсилы приводит к ускоренному изнашиванию оборудования. Для того чтобы рассчитать оптимальное значение, требуется учесть площадь дома и высоту потолков, а также качество его утепления. Верхом разумности, как утверждают специалисты, станет обследование дома с помощью специальных приборов. Оно поможет выявить источники тепловых потерь, а заодно — купить правильный конденсационный газовый котел. Рекомендуемые мощности котлов отличаются в разных климатических зонах. Так, для Москвы среднее значение — от 1 до 1,5 кВт на 10 кв. метров помещения. То есть, чтобы обогреть коттедж площадью 250 кв. метров, требуется котел мощностью не меньше 25 кВт.
- Количество контуров.В двухконтурных котлах в одном теплообменнике происходит нагрев теплоносителя для отопления, в другом — для горячего водоснабжения. Причем последнее является приоритетным, то есть при повороте горячего крана система автоматически переключается на нагрев воды. В одноконтурном нагревается только теплоноситель. Многие считают, что это неудобно. Однако для организации горячего водоснабжения достаточно установить бойлер косвенного нагрева. Его также рекомендовано ставить и на двухконтурный котел, если жильцы дома интенсивно потребляют горячую воду. Однозначного мнения о том, какой конденсационный газовый котел лучше — одноконтурный или двухконтурный — нет. Мощность оборудования с двумя контурами обычно не превышает 24 Вт. Устанавливают такие котлы в небольших домах с хорошей теплоизоляцией либо в квартирах с автономным отоплением. В остальных случаях оптимальным будет один контур.
- Расход топлива.Напрямую зависит от мощности оборудования, КПД и нагрузки, возложенной на систему отопления. Расход топлива в зависимости от мощности котлов представлен в таблице 1.
Таблица 1. Расход газа в газовых котлах разной мощности
Конденсационный газовый котел – что это и как он работает? О всех плюсах и минусах данного оборудования расскажем в статье.
Газовый котел — довольно распространенный элемент системы отопления как квартиры, так и частного дома. От его эффективности и надежности зависит качественный обогрев жилья. Конденсационный агрегат — относительно новый тип теплогенератора, который не только имеет высокий КПД, но и позволяет уменьшить расход газа. О всех плюсах и минусах данного оборудования расскажем в этой статье.
Устройство и принцип работы
Визуально конденсационный газовый котел ничем не отличается от конвекционного. Однако его устройство намного сложнее обычного газотопливного агрегата.
Основные элементы конструкции:
Принцип работы такого оборудования заключается в использовании аккумулирующего тепла, выделяемого в процессе конденсата. Чтобы использовать дополнительную тепловую энергию в конденсационном котле предусмотрен вторичный теплообменник, который «забирает» тепло водяного пара.
Для получения максимального количества влаги от отходящих газов конденсационный котел должен работать в низкотемпературном режиме, т.е.:
- Газовая горелка нагревает теплоноситель до заданной температуры.
- Отходящие газы сгорания переходят во второй теплообменник, где охлаждаются при помощи остывшей воды из отводящего трубопровода.
- При остывании до «точки росы» (50-53°) образуется конденсат, который оседает на вторичном теплообменнике и отдает дополнительную тепловую энергию теплоносителю.
- Остатки конденсата стекают в специальный резервуар.
Конденсат — это не просто вода, а жидкость с высоким содержанием химических кислот. Чтобы минимизировать образование коррозии, в оборудовании чаще все устанавливаются литые теплообменники из нержавеющей стали или силумина.
Плюсы конденсационного агрегата
Экономия газа. Модулирующая горелка и встроенная автоматика позволяют рациональнее использовать газовое топливо, за счет оптимального соотношения кислорода и газа в устройстве. Это позволяет снизить расход газового топлива до 15-20%.
Высокая производительность. За счет использования дополнительной тепловой энергии коэффициент полезного действия таких агрегатов превышает 100%.
Безопасность. Все агрегаты имеют закрытую камеру сгорания, что безопасно для человека. А конденсационный принцип работы сокращает выброс вредных веществ в атмосферу, т.к. большинство кислот оседает в конденсате.
Универсальность. Оборудование разработано для работы в низкотемпературном режиме, что позволяет установить его с системой водяного теплого пола. При радиаторном отоплении агрегат будет работать как обычный конвекционный аналог. Отличается высокой эффективностью работы в комбинированной отопительной системе.
Увеличенный срок службы. Снижение нагрузки на основные узлы прибора увеличивает срок эксплуатации агрегата минимум до 15 лет.
Почему КПД выше 100%?
Известно из закона физики о сохранении и преобразованию энергии, что коэффициент полезного действия не может превышать показателя 100%. Тогда откуда берутся 102, 106 или даже 110%?
Данный показатель сравнивается с КПД классического газового оборудования. К примеру:
В конвекционной модели в зависимости от производителя и мощности оборудования от 4 до 10% тепловой энергии «улетает в трубу»: одноступенчатый нагрев жидкости в контуре отопления предполагает нагревание теплоносителя в одном теплообменнике агрегата, при этом часть тепла выходит вместе с продуктами сгорания через дымоход. Поэтому средний показатель КПД обычного газового теплогенератора находится в пределах 90-96%.
В конденсационном котле за счет двухступенчатого нагрева теплоносителя вторичный теплообменник собирает остатки тепла, аккумулирующегося в паре. Поэтому показатели полезного действия агрегата складывают как: стандартные 90-96% (при обычной генерации тепла) + 10% (вторичное тепло, полученное от образования конденсата). Вот и получаем заветные 102-110%.
Недостатки
Высокая стоимость. Конденсационный газовый котел за частую стоит в полтора-два раза дороже классических моделей. Даже самые бюджетные агрегаты на порядок выше по цене своих конвекционных аналогов.
Отвод конденсата. Не допускается слив кислоты в септик или грунт. Агрессивные жидкости необходимо разбавлять в пропорции 10:1, а лучше 25 к 1, или использовать специальные нейтрализаторы.
Снижение эффективности при использовании агрегата в высокотемпературных системах. Высокий КПД оборудования достигается только благодаря выработке конденсата. Однако для его образования необходимо, чтобы температура воды в обратке не превышала отметки 20-30°С. Это достигается только при напольном обогреве либо в комбинированной системе отопления.
Требования к дымоходу
В устройствах закрытого типа забор воздуха и отвод продуктов сгорания выполняется принудительно с помощью турбины (вентилятора). Для нормальной циркуляции воздуха используется коаксиальный дымоход. Устанавливать такую систему дымоудаления нужно под определенным углом, чтобы образующиеся осадки конденсата не попадали обратно в котел.
Так как температура отводящих газов у конденсационных котлов значительно ниже чем у конвекционных, установку оборудования стоит предусмотреть в таком месте, где труба дымохода не будет подвергаться обледенению.
Вывод
Максимальная эффективность конденсационного газового котла достигается при правильной эксплуатации агрегата. Важно соблюдать технические требования при установке и монтаже.
В долгосрочной перспективе такое оборудование позволяет уменьшить затраты на газовое топливо и сэкономить на отоплении.
Загрузка...