Газовые конденсационные котлы

Борьба за энергоэффективность теплового оборудования вынуждает инженеров придумывать новые способы повышения данного показателя. Примерно 80% котлов, которые реализуются в России на сегодняшний день, работают на голубом топливе.

Высокая конкуренция на рынке теплового оборудования приводит к тому, что каждый производитель старается предложить агрегаты с максимальным функционалом и наилучшими техническими параметрами. Конденсационные газовые котлы являются одним из видов теплогенераторов, отличающихся высокой эффективностью.

Что такое конденсационный газовый котел

Газовый котел конденсационного типа имеет устройство, позволяющее смешивать в системе горячую и холодную воду. Это способствует образованию конденсата на поверхности теплообменника. Агрегат предназначен для обустройства отопительной системы в частном доме.

Большинство теплогенераторов конденсационного типа, предлагаемых на рынке теплового оборудования, в качестве горючего используют природный газ.

Конструкция и принцип работы конденсационных котлов позволяют извлекать максимум энергии из процесса горения топлива.

Эффективность любой системы отопления зависит от многих факторов. Профессионалы в сфере установки газового теплового оборудования знают, что конденсационные агрегаты показывают наилучшую отдачу в низкотемпературных системах отопления.

При оборудовании водяных теплых полов или установке стеновых отопительных панелей поверхности, отдающие тепло, имеют значительную площадь и относительно невысокую температуру теплоносителя. Если конденсационный газовый котел купить под такую систему отопления, можно существенно сэкономить за счет пониженного расхода газа.

Принцип работы

При сгорании топлива в специальных камерах теплогенераторов образуются дымовые газы с довольно высокой температурой (до 200 ºС), имеющие в своем составе пары воды. При обычном варианте дымоотвода все газы, продукты сгорания и пар просто отводятся в атмосферу. Вместе с ними уходит и значительная часть тепла. Уловить его путем конденсации паров воды и возвратить в систему — главная цель конвекционных агрегатов, поэтому они являются энергоэффективными устройствами.

Из школьного курса физики известно, что для преобразования воды в пар требуется довести ее до кипения при нормальном атмосферном давлении. Продолжая нагрев полученного пара можно достичь еще более высоких показателей температуры.

Когда происходит конденсация пара, тепловые процессы идут в обратном направлении. Охладив пар до момента начала конденсации (точки росы) можно произвести отбор содержащегося в дымовых газах тепла и через обменник вернуть его в систему.

Устройство

Аппараты такой конфигурации обычно крепятся на стену или пол и внешне мало чем отличаются от конвекционных аналогов.

Отдельного внимания заслуживает устройство дополнительных теплообменников для отвода тепла от конденсата. Обычно их изготавливают из кислотостойкой нержавеющей стали или силумина (сплав алюминия с кремнием). При смешивании продуктов сгорания с конденсатом образуются растворы органических кислот, способные вызвать процессы химической коррозии.

Так как теплообменники, в которых происходят процессы передачи тепловой энергии от пара, имеют довольно большую площадь соприкосновения с агрессивной средой и относительно малую толщину стенок, к материалам их изготовления предъявляются особые требования. Они не только должны обладать хорошей теплопроводностью, но и устойчивостью к воздействию влаги, повышенной температуры и кислоты. Высоколегированные стали и силумин по своим характеристикам подходят для этого лучше всего.

Преимущества

Данным моделям не требуется дымоход сложной конструкции. Достаточно будет обустроить его из алюминиевых или пластиковых труб, так как температура отводимых газов обычно не превышает 60 градусов. Наряду с высокой мощностью настенные модели котлов очень компактны, для них не потребуется много места. При этом все дополнительное оборудование ( измерительные приборы, циркуляционный насос, расширительный бак) часто входит в состав агрегата. Это позволяет сэкономить еще больше места при установке и упрощает монтаж.

Забор воздуха для работы агрегата осуществляется непосредственно из помещения, в котором оборудование установлено. Это позволяет при мощностях ≤ 60 кВт не обустраивать в доме котельную.

Одной из слагаемых эффективности оборудования такого типа является корректная работа конденсационной секции. В большинстве газовых котлов такие устройства работают с температурой обратного теплоносителя.

Чтобы генератор весь сезон функционировал с максимальной эффективностью, его целесообразно устанавливать в системы низкотемпературного панельного отопления. При графике 40/30 ºС (40 ºС — температура в обратном контуре при входе в котел, 30 ºС — показатель нагрева теплоносителя на входе в систему) создаются необходимые условия для образования конденсата.

В том случае, если оборудовано радиаторное отопление с графиком 75/60 ºС, теплота конденсации работает на повышение эффективности котла в течение 97% времени отопительного периода.

Недостатки

Конденсационное оборудование имеет более сложную конфигурацию. Это ведет к увеличению количества элементов, точек подсоединения, вспомогательных систем. Например, для сбора и отвода конденсата требуется подсоединение к канализации, что сказывается на выборе места монтажа теплового оборудования.

Напольные модели имеют большие габариты и занимают много места. Для их установки требуется отдельное помещение. Несмотря на простоту конструкции, монтировать их сложнее. Напольные котлы в основном производятся с одним нагревательным контуром и предназначены только для отопления.

Чем отличается от обычных

Главным конструктивным отличием данных установок от их конвекционных аналогов является наличие конденсационного теплообменника. Можно сказать, что котел является более продвинутой версией обычного газового теплогенератора с повышенной при определенных условиях энергоэфективностью.

Относительно низшей теплоты сгорания (количество тепла, выделяющееся при полном сжигании единицы топлива) конденсационное оборудование дает возможность добиться того, что КПД превысит 100%. Если же система отопления находится в режиме работы, когда температура теплоносителя в обратном контуре выше точки росы, эффективность конденсационной секции становится равной нулю. В этих условиях конденсационный котел работает как обычный — с КПД около 90%.

Некоторые модели конденсационных теплогенераторов дооснащаются водяными теплообменниками, которые устанавливаются в дополнительных накопительных баках с разделением температур. Это является одним из путей повышения эффективности всей системы отопления без изменения количества и типа приборов.

Критерии выбора

Поскольку газовые конденсационные теплогенераторы являются сложными и довольно дорогими устройствами, их выбор под конкретные нужды лучше доверить профессионалам. Требуется учитывать параметры системы, особенности монтажа, общие эксплуатационные условия.

Производительность

Производительность газовых конденсационных агрегатов зависит от целого ряда факторов.

Чтобы конденсационный теплогенератор показывал заявленные характеристики, его мощность должна соответствовать параметрам системы. Потребуется создание в дополнительной секции соответствующих условий для образования жидкости. Как известно, чем ниже температура воды в контуре отопления и в обратной линии, тем эффективнее будет конденсация и выше КПД котла.

Число контуров

Различные фирмы-производители предлагают потребителям всевозможные модели газовых теплогенераторов. Есть как одно-, так и двухконтурные агрегаты. Последние, кроме обогрева помещений, способны обеспечить надежное снабжение домовладения горячей водой.

Более полное использование выделяемой при сжигании газа энергии позволяют повысить производительность конденсационных аппаратов при тех же или меньших габаритах. Например, двухконтурный прибор мощностью 100 кВт может полностью покрыть потребности дома площадью около 500 м2 в тепле и горячей воде.

Материал изготовления теплообменника

В обычных котлах, особенно с напольным способом установки, часто устанавливаются массивные элементы из чугуна. Специфика работы и особенности конструкции газовых конденсационных устройств определяют материалы изготовления теплообменников. Большая часть моделей имеет настенное крепление и строгие ограничения по габаритам и массе.

Конденсационные теплообменники большей части моделей изготовлены из нержавеющей стали либо алюминиево-кремниевых сплавов. Эти материалы отлично проводят тепло, устойчивы к воздействию водяного пара и конденсата, представляющего собой смесь серной, азотной, азотистой и угольной кислот.

Управление

Большинство энергонезависимых систем и элементов давно стали неотъемлемой частью конденсационного газового оборудования. К автоматическим элементам относятся блоки управления подачей газа, датчики, клапаны, программаторы, газоанализаторы и множество других.

В наши дни очень часто можно встретить выражение «умный дом». По сути это компьютеризированная система, управлять которой можно удаленно посредством интернета. Подключенные к ней аппараты, в которых осуществляется плавное регулирование горения, идеально вписываются в различные конфигурации комплексов как по тепло-, так и водоснабжению.

Способ монтажа

По способу крепления аппараты могут быть как напольными, так и настенными. В быту преимущественно используются компактные настенные устройства.

Если проектом предусматривается установка нескольких теплогенераторов, то их подключение проводится по каскадной схеме. Таким способом могут быть установлены устройства как напольного, так и настенного типа.

Обзор популярных моделей и цен

При беглом взгляде на предложение данного вида оборудования становится ясно, что в плане мощности и ценового диапазона выбор котлов огромный. Несмотря на то, что в любом рейтинге есть элемент скрытой рекламы, некоторые модели рассматриваются в качестве лучших чаще других.

Vaillant Eco Tec Plus

Настенный котел серии Vialant Eco Tec Plus — это компактный агрегат с отличным современным дизайном. Для управления процессами и получения информации под декоративной откидывающейся крышкой имеется удобный дисплей с понятным интерфейсом на русском языке. Баварские производители максимально позаботились о приобретателях котлов данной серии.

В стандартную комплектацию входит комплект запорной арматуры для подключения к системе отопления, горячего водоснабжения и газовой магистрали. В данную линейку входят модели мощностью от 21,2 до 102,8 кВт. Цена за самую маломощную модель начинается с отметки в 105 000 руб.

Цены на Vaillant Eco Tec Plus

Buderus Logamax Plus GB172-30iK

Отличительной чертой моделей Buderus Logamax Plus GB172-30iK является оригинальная лицевая панель, изготовленная из титанового стекла черного и белого оттенков. В линейке представлены четыре модели мощностью от 3,75 до 42 кВт.

При возможности модуляции мощности 1:8 аппараты немецкой фирмы Buderus являются образцом энергоэффективности. В комплект устройств входят все основные элементы для подключения. Стоимость ходовой модели мощностью 30 кВт на российском рынке начинается с 96 000 руб.

Baxi Luna Platinum+ 1.32 GA

Baxi Luna Platinum+ 1.32 GA — относительно недорогой и очень качественный одноконтурный итальянский агрегат.

Теплообменники изготовлены из нержавеющей стали, что характерно для моделей премиум-класса. Цена за агрегат мощностью 26,1 кВт составляет порядка 79 000 руб.

Цены на Baxi Luna Platinum+ 1.32 GA

Viessman Vitodens 100-W B1HCO43

Viessman Vitodens 100-W B1HCO43 — одноконтурный агрегат мощностью 35 кВт, оснащенный сенсорным дисплеем и теплообменником из нержавеющей стали. Производитель дает гарантию, что в течение 10 лет конденсационный теплообменник прослужит без потери своих эксплуатационных параметров. В России агрегат продается по цене от 105 000 руб.

Цены на Viessman Vitodens 100-W B1HCO43

Источник: otoplenie-expert.com

Конденсационные котлы отопления типы и производители

Отопительные приборы с использованием конденсации могу быть напольного или настенного исполнения. Настенные имеют, как правило, небольшие мощности (до 100 кВт, редко до 120 кВт) и небольшие размеры. Некоторые модели оборудования используются исключительно на отопление, некоторые готовят также горячую воду для бытовых нужд (ГВС). Причем горячая вода может готовиться в некоторой емкости (бойлерного типа) или разогреваться в змеевике (проточного).

Настенный конденсационный котел имеет небольшие размеры

Фирма Vaillant (Вайлант) производит конденсационные котлы как настенном исполнении, так и в напольном варианте. Есть модели с проточным нагревом воды для ГВС в пластинчатом теплообменнике, а есть емкостного типа. Оборудование может изменять мощность работы в широком диапазоне минимально — 20-28% от номинальной.  Имеется встроенный автоматический воздухоотводчик, есть возможность переоборудования под сжиженный газ, простая установка параметров при первом пуске. Напольные агрегаты могут использоваться в каскадной связке для отопления и обеспечения горячей водой многоэтажных домов. Имеется контроль безопасности всех основных параметров (контроль пламени, температуры теплоносителя, дымоотведения)

Конденсационные котлы Vaillant настенные и напольные

Конденсационные котлы Baxi (Бакси) также выпускаются в настенном и напольном варианте. Котлы этой фирмы линейки Luna отличает возможность подключения внешнего бойлера для горячей воды.  Линейка NUVOLA COMFORT ориентирована на подготовку большого количества горячей воды. Также имеется автоматический контроль как за температурой теплоносителя в отопительной системе, так и за температурой воды в ГВС. К стандартному набору контроля параметров системы добавлена система защиты от замерзания и антибактериальная обработка. Линейка Baxi Duo-tec автоматически адаптируется под качество подаваемого топлива и тип дымохода, имеет автоматический байпас и моделируемую мощность горелки, которая подстраивается также под погодные условия. Напольные конденсационные котлы Бакси отличаются небольшими габаритами и широким выбором функций, могут работать в каскаде и обеспечивать большие частные дома, производственные,  промышленные помещения,  многоквартирные здания.

Конденсационные котлы отопления Baxi («Бакси»)

Итальянские конденсационные. Линеек оборудования несколько: Power Plus, Mynute Green RSI и CSI,  Exclusive Green RSI и CSI, Exclusive Boiler Green. Особенности агрегатов Power Plus – патрубки удаления дыма и забора воздуха выполнены раздельно, биметаллический первичный теплообменник, обширный перечень функций автоматики. В линейке Mynute Green RSI и CSI теплообменник алюминиевый авторской конструкции, в линейке CSI присутствует пластинчатый теплообменник для нагрева воды для ГВС, модификация RSI позволяет подключить наружный бойлер. Как и в любом подобном оборудовании европейских производителей, имеется обширный перечень защитных программ и контроля системы, блокировка оборудования при несоответствии параметров.

Конденсационные котлы отопления Beretta («Беретта»)

Конденсационные котлы от немецкой фирмы «Будерус» Logamax имеют неплохую репутацию, но есть у них одна особенность: даже настенные варианты не выпускают малой мощности. Самый маломощный котел имеется в линейке Logamax PLUS GB112  – 29-60 кВт. Все остальные котлы рассчитаны на еще большие объемы. Они могут использоваться для обогрева нескольких коттеджей, расположенных неподалеку (каскадного типа). Есть некоторые ограничения по монтажу: желательна установка в подвале или на чердаке.

Конденсационные котлы «Будерус» Logamax

Теплообменник в Logamax  используется из ребристых труб, изготовленных из кремний-алюминиевого сплава, благодаря чему годовой коэффициент использования топлива – 109%. Установлена на котле керамическая плоская горелка, которая воспламеняется при помощи электрода накаливания, что приводит к понижению шумов при воспламенении газо-воздушной смеси. Количество подаваемой смеси зависит от наружных температур и определяется автоматикой при помощи датчиков.

Напольные конденсационные котлы Buderus имеют очень большие мощности – от 120 кВт, работать могут в каскаде. Подходят для отопления больших коттеджей и многоэтажных домов, производственных помещений.

Оборудования этой категории очень много и выбрать есть из чего. Выбор настолько большой, что именно это может стать проблемой.

Источник: aqueo.ru

В чём отличие конденсационного котла

Конденсационные котлы относятся к тем немногочисленным представителям энергоустановок, высокие показатели эффективности которых не беспочвенны. В отличие от электродных котлов, кавитационных теплогенераторов и ячеек Мейера, конденсационный котел действительно имеет условный КПД выше единицы. Чтобы разобраться в причинах этого, следует сделать небольшой экскурс в теплофизику и подробнее рассмотреть процесс горения углеводородов.

Каждый вид природного топлива имеет определённый показатель теплотворности, отражающий количество теплоты, которая образуется при сгорании одного килограмма вещества. Данные, указанные в таблицах теплотворности, получены в идеальных стендовых условиях и на практике могут отличаться, но суть одна — есть ограниченное количество теплоты, выделяемой в ходе реакции окисления. При этом разделяют два вида теплоты сгорания: высшую и низшую.

Продукты, образованные при сгорании газа, изначально содержат в себе больше энергии, чем способен поглотить теплообменник котла. Во многом по причине падения интенсивности теплового потока при снижении разницы температур, отчасти из-за достаточно малого времени контакта горячих газов с теплообменником. Эти проблемы решаются относительно легко путём увеличения площади контакта теплообменника, но есть и третья составляющая — энергия, запасённая водяным паром, образовавшимся при сгорании. Энергия, которую можно собрать, просто охладив продукты сгорания, называется низшей, если же отбор энергии ведётся с конденсацией водяного пара — применимо понятие высшей теплоты сгорания. Разница между этими величинами и есть основание сверхединичности КПД: в итоге котлом поглощается не только вся расчётная теплота сгорания, но также часть той энергии, которая была поглощена при испарении воды в процессе горения.

Особенности конструкции и принцип работы

На самом деле в устройстве отдельных узлов конденсационного котла нет ничего инновационного. Если присмотреться, конденсационными можно назвать многие водогрейные и паро-водяные котлы, установленные в котельных городских теплосетей. Их объединяет наличие экономайзера — змеевика с холодной водой, через который пропускаются продукты горения.

Современные конденсационные котлы славны тем, что основной нагревательный и конденсационный блоки в них помещены внутри компактного корпуса, а процесс сжигания топлива на всех этапах контролируется умной электроникой. Существуют как настенные исполнения мощностью до 100 кВт, так и котлы напольной установки, мощность которых практически не ограничена. Наличие нескольких теплообменников сложной формы создаёт повышенное аэродинамическое сопротивление, ввиду чего большинство конденсационных котлов также комплектуются дутьевыми вентиляторами и рядом дополнительных технических устройств.

Теплообменник котла имеет несколько параллельных контуров, например, у Vaillant и Buderus используется радиальный змеевик, по устройству напоминающий конвекционные трубы «Булерьяна». Каналы расположены в три ряда, внутренний и средний поглощают тепло от низкопламенной горелки, установленной в центре теплообменника. Наружный контур предназначен для конденсации водяных паров.

Чтобы рационализировать расход топлива, электроника котла готовит газо-воздушную смесь со средней пропорцией 1:13, регулируя подачу газа и скорость дутьевого вентилятора. При этом воздух пропускается через каналы, расположенные вплотную к оболочке нагревательного блока и дымовому тракту, за счёт чего продукты сгорания охлаждаются ещё сильнее.

Электроника также регистрирует падение давления во втором контуре и переключает трехходовой клапан, направляя теплоноситель на вторичный теплообменник ГВС. Таким образом конденсационный котёл может работать только в одном из режимов, при чём при нагреве второго контура конденсационный эффект практически не выражен.

Область применения

Конденсационные котлы рассчитаны на работу при достаточно низкой температуре теплоносителя. Как правило это не более 40 °С в обратной магистрали до 60 °С в подающей. Идеальным же соотношением считается 30/50 °С, но для стабильной работы в таких режимах требуется, чтобы система отопления изначально проектировалась с тем расчётом, что теплогенератор будет представлен котлом специфического типа.

Как минимум, требуется более развитая сеть радиаторов, теплоотдача которых напрямую зависит от температуры теплоносителя. Практика показывает, что для достижения таких же значений рассеиваемого на радиаторах тепла, общее число их секций должно быть увеличено не менее чем на 25%. Но при этом гораздо менее критична инерционность системы: конденсационный котёл работает практически бесперебойно, поэтому перепадов температур в отапливаемых помещениях не происходит. Из-за этого такой тип тепловых агрегатов рекомендован для применения в каркасных домах с низким энергетическим балансом, но не из-за КПД выше единицы, а ввиду специфического режима работы.

Также очевидно, что благодаря низким температурам теплоносителя конденсационные котлы идеально подходят для работы в системах жидкостного подогрева пола. В таких случаях применение такого источника тепла более чем оправдано: не требуется организация термостатирующего узла, а низкая температура в обратной магистрали гарантирует высокую производительность конденсационного теплообменника. При этом гарантируется соблюдение базовых требований к инерционности системы ввиду наличия достаточно массивной стяжки теплого пола.

Основные производители

Существует много споров о целесообразности покупки конденсационного котла. С одной стороны, на лицо хоть и не значительный, но всё же прирост экономичности. С другой, благодаря более щадящим температурным режимам повышается срок эксплуатации теплового агрегата. При разнице между обычными и конденсационными котлами одного производителя в 20–30% и сроках эксплуатации порядка 20 лет и более эта техника полностью окупается в большинстве случаев.

В верхнем ценовом сегменте конденсационные котлы представлены преимущественно европейскими производителями: Bosch, Buderus, Viessmann, Vaillant. Принципиальной разницы в надёжности, эффективности работы и удобстве эксплуатации между ними немного, поэтому в конечном итоге потребитель отталкивается от цены и доступности, а также от действующих торговых предложений. При стоимости около 60–100 тысяч рублей средняя мощность конденсационных котлов премиум класса составляет около 25 кВт.

Более дешёвые варианты поставляют на рынок отопительного оборудования BAXI, Ariston, Demrad и подобные производители. Котлы отличаются сравнительно меньшим эксплуатационным ресурсом, по большей части из-за несовершенства конструкции теплообменника и низкокачественной стали. Наиболее бюджетные варианты поставляют Protherm и Ferroli, оборудование этого класса доступно по цене около 35 тысяч рублей при мощности порядка 20 кВт. Как правило дешёвые котлы не имеют второго контура и гальванического покрытия теплообменника, устойчивого к агрессивному конденсату. Дешёвые котлы снабжаются менее продвинутой электроникой и в целом по надёжности сильно уступают представителям среднего сегмента цен.

Монтаж конденсационного котла

Правила установки, наладки и технического обслуживания конденсационных котлов основаны на нормативах и принципах, что действуют и для обычных газовых агрегатов. Оборудование сопровождается подробным руководством по монтажу и эксплуатации, мы лишь приведём ключевые отличия и нюансы, требующие обязательного соблюдения.

Установка котла может быть настенной и напольной, принципиальной разницы в том нет, следует лишь соблюдать минимально допустимые отступы от стен и прочих стационарных объектов для возможности обслуживания оборудования. Также действуют стандартные требования по горючести стен и оснований.

Конденсационные котлы имеют закрытую камеру сгорания, изолированную от комнатной среды. Наличие притока воздуха в помещение как правило требуется для установок мощностью свыше 100 кВт. Система удаления продуктов сгорания представлена герметичным коаксиальным дымоходом стандарта DIN 18160, как правило используется типоразмер 70/100. Дымовые трубы от стандартных котлов не подходят, нужно использовать только специальные системы. Также при определении конфигурации вытяжного тракта обязательно соблюдать требования к проектированию дымоходов, изложенные в руководстве по монтажу.

При работе газового котла мощностью в 20–25 кВт образуется порядка 30 литров конденсата в сутки. Оборудование имеет сливной патрубок со встроенным сифоном, от него должна быть проложена труба с определенным минимальным условным проходом до ближайшей точки слива в канализацию. Если используется сжиженное топливо или есть рекомендации от поставщика газа, слив конденсата следует выполнять через нейтрализатор.

Подключение котла стандартное: газ подаётся от жёсткого става через сильфонный шланг с обязательной установкой газового шарового крана с противопожарной отсечкой. Электропитание однофазное, требуется подключение защитного проводника. У качественных котлов имеется встроенная защита от перегрузки и скачков напряжения, для более дешёвой техники может потребоваться стабилизация. Также нужно обратить внимание, что многие котлы имеют дополнительные клеммы для подключения насоса рециркуляции ГВС, датчиков температуры, газового клапана и прочих вспомогательных устройств.

В большинстве своём конденсационные котлы включают всё навесное оборудование, необходимое для стабильной работы общего теплового контура, включая группу безопасности, расширительный бак и циркуляционный насос. Если установка такого рода устройств не предусмотрена инструкцией, их монтировать не нужно, иначе возможно нарушение режимов работы системы. При проектировании отопления рекомендуется обращаться к последним страницам руководства, где определены допустимые схемы включения котла в системах разных конфигураций.

рмнт.ру

07.11.18

Источник: www.rmnt.ru

Конденсационный газовый котел

• Конденсационный газовый котел — принцип работы
• Устройство конденсационного отопительного прибора
• Виды конденсационных котлов
• Достоинства и недостатки конденсационных котлов

Конденсационный газовый котел — принцип работы

Конденсационный газовый котел произошел от самого простого газотопливного конвекционного агрегата, с самым элементарным принципом функционирования. Горючим для него выступает природный либо сжиженный газ. В момент его сгорания образуются вода и углекислый газ, высвобождая энергию в большом количестве. Теплоноситель нагревается освобождающимся теплом, циркулирует по отопительной системе жилья. При таком принципе работы КПД получается около 90%, остальные 10 через дымоход просто вылетают на улицу. Разработанный инженерами конденсационный газовый прибор позволил решить эту проблему.

В агрегате, после сжигания топлива и передачи большей части жара теплообменнику, конденсатник остужает газообразные продукты горения до 50-60°C, тем самым помогая развитию скопления воды. За счет этого увеличивается КПД, а, значит, повышается объем тепла, передающегося теплоносителю. Дополнительная энергия получается также за счет конденсации испарений воды, в обычных устройствах теряемая при улетучивании парогазовой смеси. Прибор забирает тепло, образуемое во время этой процедуры, и передает его теплоносителю. Таким образом, КПД аппарата приближается к 100%, т.к. ему под силу получить от процесса горения почти все возможное. При этом такая высокая эффективность достигается при снижении потребляемых энергоресурсов.

Устройство конденсационного отопительного прибора

Конструкция конденсационного котла хоть не существенно, но разнится с простым газовым прибором. Его важнейшие элементы следующие:

1. Первичный теплообменник.
2. Оборудованная системой, подающей топливо, горелкой и качающим воздух вентилятором камера сгорания.
3. Конденсационный теплообменник.
4. Камера, доохлаждающая парогазовую смесь до 56-57°C.
5. Сборник для конденсата.
6. Дымоход, отводящий холодные дымовые газы.
7. Насос для круговращения воды по системе.

В первичном теплообменнике, который связан с камерой сгорания, выделяемые газы подвергаются охлаждению до температуры, превышающей точку росы. После этого дымовая смесь следует к конденсационному теплообменнику, где доохлождается менее чем до 56°C. На стенках теплообменника накапливается пар, отдавая при этом последнее тепло. Конденсат набирается в резервуар, из которого сливается по трубе в канализацию. Теплоноситель-вода перемещается противоположно парогазовой смеси. Холодная она сначала прогревается в конденсационном теплообменнике, а затем следует в первичный теплообменник, где греется до желаемой потребителем температуры.

Сами котлы изготавливают из нержавейки и силумина, теплообменник делается литым, ведь конденсат представляет собой смесь разведенных неорганических кислот. Такие материалы позволяют продлить срок службы прибора, а отсутствие швов – предотвратить коррозию. Чтобы избежать разрушения дымохода попадающим на него незначительным количеством конденсата, его производят из пластика или кислотостойкой нержавейки.

Регулировать подачу тепла в разное время на протяжении суток помогает горелка. Она может быть моделируемой (позволяет постепенно изменять мощность в процессе работы) или немоделируемой (с установленным значением), при этом частота включения горелки подстраивает прибор под требуемые параметры. В лучших конденсационных газовых котлах чаще монтируют моделируемые горелки.

Виды конденсационных котлов

Это оборудование для отопления делится на:

• конденсационные котлы двухконтурные – помимо отопления обеспечивают еще горячее водоснабжение, при этом процессы идут синхронно и быстро;
• одноконтурные – используются только для обогрева помещений;
• напольные – обладают большой мощностью, используются для обогрева значительных площадей офисов, промышленных предприятий, многоквартирных домов;
• настенные – применяются для жилых помещений небольшой площади.

Перед покупкой оборудования следует определиться с его назначением, площадью помещений, которые он должен отапливать. Если нет надобности в горячей воде, то для коттеджа небольшой площади будет целесообразно взять настенный одноконтурный конденсационный котел.

Источник: econet.ru

Почему КПД газового конденсационного котла выше 100%

Разумеется, согласно закону сохранения и преобразования энергии, КПД выше 100% недостижим в принципе — дополнительная энергия «из ниоткуда» взяться не может. Тем не менее, как и в случае с тепловыми насосами, существуют устройства, которые обладают эффективностью выше 100%, и конденсационный газовый котел относится к их числу.

Откуда же в конденсационном котле берется дополнительное тепло, и почему оно не появляется в конвекционном? Ответ лежит уже в самом названии — конденсационный котел использует не только энергию, «заложенную» в топливе, в данном случае, в газе, но и энергию, которая выделяется в процессе конденсации влаги, являющейся одним из продуктов сгорания газа. Обычный котел эту дополнительную энергию просто выбрасывает в атмосферу вместе с дымом, а вот конденсационный котел — направляет ее на обогрев дома.

Таким образом, если конвекционный котел может потратить на обогрев дома только 100% энергии, образующейся в процессе сжигания газа, то конденсационный котел уже на старте имеет солидное преимущество — помимо этих 100% он использует еще и дополнительную энергию, выделяющуюся в процессе конденсации воды, которая, в случае сжигания в котле природного газа, равна 11%.

Еще раз для понимания — эти дополнительные 11% энергии НЕ содержатся в сжигаемом топливе, поэтому КПД конденсационного газового котла фактически меньше 100%, если принимать во внимание только процесс сгорания газа и выработку тепловой энергии за счет этого. Конденсационный котел для обогрева всего лишь использует два последовательных процесса выработки тепла, а не один, как обычный котел, причем, КПД каждого из них менее 100%.

Но для обычного потребителя, главной заботой которого является стоимость потребленного газа, не имеет значение происхождение этих дополнительных 11% энергии, поэтому с полным основанием производители газового оборудования говорят о КПД конденсационного котла на уровне 106-108%.

В процессе работы котла любого типа неизбежно возникают потери, но и в этом случае котел конденсационного типа имеет преимущество — потери в нем, даже без учета конденсации, как правило, ниже. И потери эти зависят от режима эксплуатации котла, поговорим об этом ниже.

Устройство обычного и конденсационного газовых котлов

Обычные газовые котлы, в свою очередь, подразделяются на котлы с атмосферной горелкой (или с открытой камерой сгорания) и котлы с вентиляционной горелкой (с закрытой камерой сгорания).

Наиболее простое устройство имеют газовые котлы с атмосферной горелкой. Центральным элементом такого котла служит газовая горелка. Она разогревает теплообменник, по которому протекает вода (или теплоноситель), подающаяся в систему отопления, за счет сжигания газа. Продукты сгорания отводятся через дымоход благодаря естественной тяге, возникающей из-за разницы температур отводящихся продуктов сгорания и наружной температуры воздуха. Из помещения в котел постоянно происходит приток воздуха, необходимого для сжигания газа. Приток воздуха тоже происходит естественным путем. Отвод продуктов горения обеспечивается за счет стационарных дымоходов.

Иначе дело обстоит для котлов, оборудованных вентиляционной горелкой. В таких котлах забор воздуха производится с помощью вентилятора, который нагнетает в топку необходимый для сжигания воздух. А отвод газов производится с помощью коаксиальных дымоходов. Последние отличаются от стационарных тем, что труба для отвода газов проложена в центре трубы, подводящей воздух в топку (эта конструкция еще называется «труба в трубе»).

Сегодня на рынке представлены в различных модификациях настенные газовые котлы и напольные газовые котлы. Как уже следует из названия, настенные газовые котлы устанавливаются в навесном варианте, что экономит место, а напольные газовые котлы — на горизонтальной поверхности. Потребителю нужно знать, что настенные газовые котлы, в среднем, имеют меньшую мощность, чем напольные.

Помимо этого различают одноконтурные газовые котлы и двухконтурные газовые котлы. Двухконтурные газовые котлы, в отличие от одноконтурных, позволяют не только обеспечить отопление дома, но и снабдить его горячей водой из крана. Разумеется, более выгодно применять газовый котел и для отопления, и для производства горячей воды, потэтому двухконтурные газовые котлы более популярны. Пока речь шла о конвекционных газовых котлах.

В случае с конденсационными газовыми котлами производители тоже предлагают, как настенные, так и напольные модели. Причем, в последнее время неофициальное лидерство захватил конденсационный настенный котел. Это связано с возможностью каскадной установки газовых конденсационных настенных котлов. 

Конденсационный газовый котел имеет более сложное устройство, чем традиционный. Во-первых, продукты сгорания в таком котле имеют значительно более низкую температуру, чем в обычном, поэтому без вентилятора и коаксиального дымохода в этом случае не обойтись. Во-вторых, в котле конденсационного типа установлено два теплообменника — первичный и вторичный. Именно вторичный теплообменник позволяет в буквальном смысле «забрать» тепло, выделяемое в процессе конденсации водяного пара, и передать его теплоносителю, т.е. утилизировать. Напомним, что водяной пар является одним из продуктов сгорания, т.е. образуется при горении газа. В-третьих, в конденсационном котле следует предусмотреть устройство для сбора и отвода конденсата.

Принцип работы котла конденсационного типа

Действие конденсационного котла вначале ничем не отличается от обычного. Нагрев теплоносителя в первичном теплообменнике производится с помощью газовой горелки, но затем, отработав основной процесс сжигания топлива и передав значительную часть выделенного при этом тепла первичному теплообменнику, конденсационный котел не выбрасывает сразу газообразные продукты сгорания с температурой 150-250°C в трубу, а остужает их до 50-60°C.

Именно при этой температуре начинается переход газообразного водяного пара в жидкое состояние. Этот переход называется конденсацией влаги. Во время конденсации выделяется дополнительная тепловая энергия, в свое время затраченная на испарение воды и в обычных газовых котлах просто выбрасываемая в трубу вместе с другими продуктами сгорания. Эта энергия передается через вторичный теплообменник так называемой обратке, т.е. воде, поступающей в котел после прохождения всех радиаторов. Отметим, что движение теплоносителя в конденсационном котле осуществляется в направлении, обратном движению отработанных газов.

Другие публикации TopClimat.ru по теме
	Какие бывают котлы
	Выбор котельной для частного дома

А конденсат стекает по теплообменнику и собирается в специальном резервуаре. И здесь начинаются проблемы. Дело в том, что химический состав конденсата оказывается далеким от чистой воды. В нем присутствуют, пусть и в разбавленном виде, несколько неорганических кислот: азотная, углекислая, серная. Температура сконденсированной влаги довольно велика, что делает ее весьма агрессивной и прежде всего, к теплообменнику, на котором она конденсируется. Поэтому материал, из которого изготавливается теплообменник, должен быть устойчивым к воздействию конденсата.

Наиболее часто вторичный теплообменник изготавливают из силумина, представляющего собой алюминиево-кремниевый сплав, или из нержавеющей стали.

Выбор материала для вторичного теплообменника

Силуминовый теплообменник характеризуется меньшим весом и лучшей теплопроводностью. Эти качества материала позволяют производить из силумина компактные теплообменники большой мощности. Теплообменник, как правило, делают литым, поскольку сварные швы являются уязвимым местом – именно там в первую очередь начинается процесс коррозионного разрушения материала.

Поскольку силуминовые теплообменники собираются из литых секций, они проще в производстве и более технологичны, что позволяет экспериментировать с их формой для оптимизации движения дымовых газов и теплоносителя, с целью еще больше повысить КПД котла. Высокими антикоррозионными свойствами силумин обязан алюминию, который, соединяясь с кислородом, образует на поверхности металла слой оксида алюминия, надежно защищающий теплообменник от коррозии.

А еще силуминовые теплообменники имеют большую водозаполненность и меньшее гидравлическое сопротивление. Благодаря этому они более гидравлически устойчивы и не предъявляют такие высокие требования к циркуляции теплоносителя, как теплообменники из нержавеющей стали. Однако конденсационные котлы с силуминовыми теплообменниками имеют более высокую цену.

Особенности работы конденсационных котлов

При работе конденсационных котлов образуется кислый конденсат. Разумеется, конденсат образуется и при работе обычных котлов, но чаще всего о его существовании владельцы оборудования не догадываются или не задумываются, т.к. почти весь он улетает в трубу. Хотя задуматься-то как раз не мешало бы — этот конденсат, попадая в атмосферу, приводит к образованию кислотных дождей в местах концентрации обычных котлов.

А вот владельцам конденсационных котлов волей-неволей приходится задуматься о том, что делать с конденсатом. А его, кстати, образуется немало. Так конденсационный котел мощностью менее 30 кВт за период работы, равный 1 суткам, собирает около 30 л конденсата. Чаще всего накопленный конденсат просто сливают в канализацию. Согласно правилам эксплуатации котлов, можно сливать конденсат без его нейтрализации из котлов мощностью до 150 кВт, т.е. для большинства моделей бытового класса. В противном случае нужно установить нейтрализатор (емкость с щелочными материалами, например, гранулами магния и калия) и периодически менять его, что, конечно, доставляет некоторые неудобства, но вполне по силам каждому.

Кстати, обычные котлы тоже решают проблему конденсата, только иначе, чем конденсационные. В конвекционных котлах делается все, чтобы вывести как можно больше конденсата в трубу, чтобы он не накапливался на теплообменнике и не разрушал его. Для этого отработанные газы выпускают «в трубу» при температуре 140-160°С, при охлаждении их до более низких температур в дымоходе уменьшается тяга, и конденсат начинает скапливаться в котле, к чему обычный котел абсолютно не готов.

Температура газов на выходе из конденсационного котла гораздо ниже (всего на 10-15°С выше температуры теплоносителя), ведь почти вся тепловая энергия утилизируется в котле. Поэтому отработанные газы из него можно выводить не только вверх на крышу, но и через стену, а сам дымоход делать меньшего диаметра и изготавливать из пластика.

Следует помнить, что выбор материала для дымохода конденсационного котла должен быть строже, чем для обычного. Ведь вся влага, которая не сконденсировалась на теплообменнике в котле, обязательно сконденсируется в дымоходе и начнет разъедать его. Поэтому дымоход для котла конденсационного типа изготавливают устойчивого к кислой среде материала — нержавеющей стали или пластика, а горизонтальным его участкам придают небольшой уклон, чтобы вода, образовавшаяся при конденсации попавшего в дымоход пара, сливалась под действием силы тяжести обратно в котел.

Другой значимой особенностью конденсационного котла является его повышенная чувствительность к качеству поступающего в камеру сгорания воздуха. Наличие заметного количества пыли в воздухе приводит к быстрому износу вентилятора. Кстати, это характерно для всех котлов, имеющих закрытую горелку, не только конденсационного типа. Но не только запыленность воздуха влияет на эффективность газового котла, но и его температура.

Как показывает практика, в морозы канал для подвода воздуха может обмерзать, поскольку температура отработанных газов в конденсационном котле довольно низкая, и они не способны в достаточной степени прогревать стенки дымохода. Это приводит к уменьшению поступления кислорода, необходимого для горения топлива, и, как следствие этого, к снижению КПД самого котла. Поэтому в особо суровых климатических условиях смогут работать далеко не все модели конденсационных котлов.

Как видно, проектирование системы отопления с помощью газового конденсационного котла — не простая задача, здесь обязательно требуется помощь специалистов.

Режимы работы конденсационного газового котла

Только специалисты смогут спроектировать системы отопления дома так, чтобы она работала наиболее эффективным образом. Прежде всего необходимо выбрать режим работы котла, от которого будут зависеть почти все параметры системы отопления.

В разное время суток от отопительного котла требуется разное количество тепла, регулировать которое можно с помощью газовой горелки. Горелки у большинства современных газовых котлов конденсационного типа являются модулируемыми, т.е. с возможностью плавного изменения мощности котла в процессе работы. Горелки, как правило, имеют широкий диапазон модуляции тепловой мощности в пределах 20-100%. Это позволяет легко поддерживать в доме требуемую температуру и экономить дорогостоящее топливо.

Следует отметить, что модулируемые газовые горелки устанавливают и на многие модели обычных котлов.

Конвекционный газовый котел, как правило, работает в режиме 80/60 или 75/60. Где 75 — это температура теплоносителя на выходе из котла, равная 75°С, а 60 — температура теплоносителя 60°С, поступающего в котел после прохождения по всем радиаторам (так называемая обратка). Если температура обратки будет ниже, в котле начнет скапливаться конденсат, на который обычный котел совсем не рассчитан, т.к. точка росы (температура конденсации влаги) находится на уровне около 58°С.

Иное дело котел конденсационного типа. Наиболее эффективен он как раз при низкотемпературных режимах работы, т.к. конденсация в нем только приветствуется. В конденсационных котлах специально понижают температуру теплоносителя до режима 50/30 (выход — 50°С, обратка — 30°С). Именно в этом режиме происходит максимальное извлечение тепла из продуктов сгорания газа и тепла за счет конденсации водяных паров. И тут возникает вопрос, как спроектировать систему отопления, чтобы котел мог работать в режиме, близком к 50/30, а хозяева при этом получали столько тепла, сколько им надо.

Понятно, что при применении обычного котла лучше всего отапливать дом с помощью радиаторов. А вот для конденсационного котла многие предлагают использовать систему «водяной теплый пол». Именно с помощью водяных теплых полов можно заставить котел конденсационного типа использовать энергию от конденсации водяных паров весь отопительный период и обеспечить максимальную экономию газа.

Но если по каким-то причинам установить водяной теплый пол вы не сможете, конденсационный котел все же окажется неплохим решением для обустройства отопительной системы. Попробуем это доказать. На большей части территории страны и смежных государств в зимний период суровые холода держатся относительно недолго — до 10 дней. Да, в это время придется «гонять» ваш конденсационный котел в обычном высокотемпературном режиме, без конденсации, что вполне допустимо, т.к. КПД этого котла все равно будет на уровне 93-97%. Это больше, чем у лучших моделей традиционных котлов. Зато в остальное время зимы конденсационный котел сможет работать при меньшем температурном режиме и в режиме частичной конденсации.

Специалисты предлагают маленькие хитрости, позволяющие настроить режим работы конденсационного котла так, чтобы и КПД сохранить выше 100%, и на топливе сэкономить, и тепло в доме обеспечить. Например, изначально проектировать систему отопления не для оптимального режима 50/30, а для режима 60/40. Тогда расход газа будет немного больше, зато и в холода мерзнуть не придется.

Есть и другие варианты — к примеру, установить в доме дополнительные радиаторы, с увеличенной в 2,5-3 раза полезной площадью поверхности, рассчитанные на температуру теплоносителя не выше 50°C. Но в этом случае увеличатся капитальные затраты. Хотя эксплуатационные расходы на топливо снизятся. Что лучше — решать только вам.

Каскадные котельные установки

Нередко потребитель стоит перед непростым выбором — приобрести один отопительный котел большой мощности или установить несколько котлов малой мощности, соединенных между собой (так называемый каскад). В последнее время популярность приобретает именно последний вариант. Дело в том, что каскадные установки имеют ряд преимуществ:

• с их помощью обеспечивается высокий уровень резервирования системы отопления — на случай неисправности одного или даже нескольких котлов;
• с помощью каскада достигается увеличение диапазона модуляции мощности всей установки, что позволяет настроить ее на оптимальные режимы работы.

Сегодня установки из нескольких настенных конденсационных газовых котлов в каскаде можно встретить все чаще. Особенно в сегменте средних и больших мощностей оборудования, где конденсационные котлы успешно конкурируют с традиционными котлами. Наиболее часто каскадные установки используются для отопления коммерческих помещений, для крышных котельных жилых домов и для других объектов, где важно обеспечить наивысшую мощность источника тепла в наименьшем пространстве.

Почему за конденсационными газовыми котлами будущее

В наш век, когда стоимость топлива с каждым годом возрастает, будущее за энергоэффективными решениями, и здесь газовые конденсационные котлы на высоте — и по своему КПД выше 100%, и по многим другим характеристикам. Разумеется, как и все на этом свете, есть и минусы у конденсационных газовых котлов, к числу которых относится и более высокая, в сравнении с конвекционными моделями, цена этих устройств. Но преимущества конденсационного газового котла настолько велики, что с легкостью затмевают все минусы. Хотя еще раз оговоримся, что и обычные газовые котлы тоже весьма энергоэффективное и современное решение. Вот лишь несколько преимуществ конденсационных газовых котлов над обычными газовыми котлами:

• Большая экономия топлива — до 35% (более чем на треть) за 1 сезон. И это не предел, т.к. технологии не стоят на месте. Поэтому особенно эффективны конденсационные котлы при использовании сжиженного газа пропан-бутана, а не магистрального газа.
• Даже при самых неблагоприятных высокотемпературных режимах эффективность конденсационных котлов остается выше, чем у обычных.
• Выбросы вредных углекислого газа и азотных соединений у конденсационного котла, в среднем, в 5-7 раз меньше, чем у обычного.
• Для обустройства котельных, оснащенных конденсационными котлами, не нужны такие большие площади, как в случае применения традиционных котлов. Да и общий вес оборудования для «конденсационной» котельной ниже.
• По сравнению с дутьевыми традиционными котлами, у конденсационных котлов более низкий уровень шума и меньше вибрация.
• Как правило, при корректной настройке горелки котла теплообменник не нуждается в чистке. К тому же большая часть поверхности теплообменника самоочищается стекающим конденсатом.

Источник: TopClimat.ru

Источник: www.TopClimat.ru

Другие статьи по теме:

Как установить напольный газовый котел в доме Электрокотел для отопления Растет давление в газовом котле причины Котел настенный двухконтурный Выбор настенного двухконтурного газового котла Котел отопления для частного дома своими руками