Устройство и принцип работы газовых конденсационных котлов. Газовые котлы конденсационные Конденсационный газовый котел принцип работы

Конденсационные котлы основаны на простом принципе действия: продукты сгорания охлаждаются за счет прохождения через конденсационную камеру. Это, по сути, дополнительный теплообменник, в котором подогревается отработавший теплоноситель. Это позволяет максимально использовать энергию горячих продуктов сгорания топлива для создания тепла.

Данный тип котлов активно применяется в европейских странах. Связано это с требованием экологии (они производят меньше выбросов) и энергоэффективности (меньше потребляют газа для выработки того же количества тепловой мощности, что и простые газовые аналоги).

Рассмотрим подробнее. Схема работы и конструкции следующие:

1. Как во всех котлах, есть камера сгорания, через которую проходит труба с водой, где и подогревается теплоноситель и уходит в систему отопления.

2. Еще очень горячие газы уходят на – греть атмосферу. Тепла в них остается предостаточно. По пути следования инженеры решили установить тепловую ловушку – конденсационную камеру, через которую проходит обратка.

3. В конденсационной камере отработавший теплоноситель предварительно подогревается и поступает к горелке. За счет этого можно уменьшить подачу топлива – меньше тратить на подогрев обратки. (Средняя экономия по этой группе котлов – 11%).

4. Так как в конденсационной камере образуется водяной конденсат, то необходимо его удалить – добавляется слив в канализацию.

5. Настенные и напольные модели могут оборудоваться различными типами дымоходов: двух трубными, коаксиальными и т.п. Часто система удаления дымных газов – принудительная.

Примечание: По компоновке конденсационные котлы разделены на две изолированные части: обычный котел и конденсационную камеру. Соединяет эти два участка – система отведения продуктов горения. Обычно конденсационная камера котла расположена поверх основной его части.

Теплообменники конденсаторов – это основное отличие в моделях разных производителей котлов данной группы (и настенных, и напольных), которое производители выделяют, как конкурентное преимущество. От типа теплообменника зависит эффективность его работы. И задача производителя сбалансировать параметры работы камеры так, чтобы теплоноситель и эффективно подогревался, и успевал быстро проходить данный участок котла.

О принципе работы конденсационного котла

Есть настенные модели (для дома, коттеджа, небольшого офиса) и напольные агрегаты для полноценного отопления больших площадей коммерческих и производственных зданий.

Факты о конденсационных котлах

Оборудование это довольно инновационное, хотя производится давно.

1. По цене конденсационные котлы не дороже качественных газовых агрегатов с аналогичной мощностью. Но выигрывают у них по потреблению энергии – оно ниже.
2. Настенные модели производят с мощностью до 100 кВт, большая мощность, как правило – для напольных котлов.
3. Большой выбор моделей: простой обзор в сети интернет показывает, что все ведущие производители имеют в своем ассортименте широкие линейки данного оборудования. За рынок борются и итальянцы, и немцы, и китайцы, и отечественный производитель.

4. Важное преимущество: вы получаете большую мощность при меньших габаритах котла. Если сравнивать с газовыми котлами, то конденсационный настенный котел может быть меньше, но такой же мощности.

5. Чем больше потребителей тепла – тем лучше видны преимущества работы конденсационного котла и больше оснований для его установки. Эффективен как для отопления, так и для нагрева воды.

6. КПД. В рекламе часто пишут «КПД = 109-111%». Пишут так, сравнивая эффективность использования всей полученной теплоты. В газовых агрегатах вырабатывается теплоты не меньше, просто конденсационные котлы используют ее лучше.

7. Действительно можно устанавливать пластиковые дымоходы – температура отходящих газов порядка 40-60 °С.

8. Снижается количество вредных выбросов.

9. Котел очень зависим от электроэнергии – всеми процессами управляет электроника. Без электроники нет ни одной модели данного оборудования среди предлагаемых производителями. (Если вы, уважаемый читатель, найдете подобные конденсационные котлы и покажите нам – с удовольствием исправим данное предложение) .

Демонстрация работы конденсационного котла «Вайлант»

Условия эффективного применения

1. Правильно смонтированная система отопления с максимальной отдачей тепла: чем больше потребителей – тем лучше.
2. Системы отопления под конденсационные котлы надо именно проектировать: температура обратки должна быть как можно ниже и не превышать 55 °С при нормальных условиях. Такой температуры можно добиться, например, при массовом использовании теплых полов в помещении.
3. Проектировщик должен рассчитать работу системы так, чтобы она была выгодна для работы и в теплые дни. Например, горение в котле контролируемое, вы просто можете выставить температуру на уровне не 100 °С, а 80 °С, чтобы на входе в конденсационную камеру обратная воды была необходимой температуры.
4. Так как есть двухконтурные конденсационные котлы, то надо именно рассчитывать, какую модель выбрать, чтобы котел эффективно работал и на обогрев жилища, и на нагрев воды. В данной ситуации важно выбрать оптимальную мощность котла, чтобы ее хватало на нагрев воды, но при этом не перегревать теплоноситель и наоборот. В простых газовых котлах это сделать проще – просто берется чуть большая мощность.

Примечание: Здесь так нельзя. Большая мощность может привести к нивелированию процесса конденсации, что понизит КПД.

О конденсационном котле и отоплении на полипропилене

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.

Обновлено:

Все чаще конденсационные котлы выбираются как источник тепла для отопления помещений и нагрева проточной воды. В Европе такой способ обогрева один из самых популярных, в Бельгии и Англии разрешено использовать только такие котлы. За счет дополнительной экономии сейчас эта технология начинает активно распространяться в России. Для того чтобы понять, подходит ли вам конденсационный газовый котел, важно разобраться в особенностях его работы и использования.

Конденсационные котлы, были придуманы давно, но не так долго широко используются в отопительных целях. Ранее использование конденсата для дополнительного нагрева было невозможным из-за отсутствия стойких к коррозии материалов. Нержавеющая сталь и коррозийно-стойкие сплавы сделали такие котлы доступными для широкого производства и применения.

Во время сгорания любого углеводородного топлива образуются горячие летучие вещества. В традиционных котлах тепло от них не используется. Они нагревают корпус котла и вентиляционные трубы, а большая часть уходит в атмосферу через дымоход. Теряется часть произведенной тепловой энергии.

В конденсационных котлах пар, который образуется при сгорании топлива, используется для предварительного нагрева воды. Для этого в котле предусмотрен дополнительный теплообменник большой площади, который позволяет эффективно использовать энергию продуктов сгорания и возвращать её в систему. Он представляет собой трубку сложного сечения с несколькими спиралевидными ребрами. Изготовляется из стойких к окислению металлов. Перед газовой горелкой установлен вентилятор для создания оптимальной смеси газа и воздуха.

Основные части конденсационного газового котла:

• Вентилятор.
• Горелка.
• Два теплообменника.
• Емкость для конденсата.

Снизу расположен вентилятор, который направляет поток воздуха вверх. Сверху стоит горелка, тепло от которой передается на первый теплообменник, точно так же, как и в традиционном газовом котле. Выше его находится второй теплообменник, который использует тепло водяного пара от продуктов сгорания. Пар конденсируется, отдавая тепловую энергию воде. Именно это дополнительное количество тепла повышает КПД конденсационных котлов в сравнении с обычными аналогами. Конденсат выводится из системы в резервуар, где нейтрализуется гранулами магния и калия, а потом поступает в канализацию.

Виды конденсационных котлов

Конденсационные газовые котлы бывают:

• Настенные. За счет меньшего размера используются как отопительное оборудование в квартирах и частных домах. Настенные модели позволяют обеспечить теплом и горячей проточной водой помещение небольшого размера. Для бытового использования достаточно мощности 20-100 кВт.
• Напольные. Имеют большую мощность. Применяются для обогрева промышленных предприятий, многоквартирных домов или офисных помещений.
• Одноконтурные. Используются только как оборудование для отопления.
• Двухконтурные. Позволяют обеспечить отопление и горячую воду.

Оборудование выбирают в зависимости от площади отапливаемого помещения и потребности в горячей воде. При небольшой площади целесообразно рассмотреть настенные модели.

Достижение максимальной эффективности

Конденсат от продуктов сгорания, который в традиционных газовых котлах является проблемой, необходим для более эффективной работы конденсационного котла. Пар превращается в конденсат при температуре меньше 50 градусов. И чем ниже температура, тем активнее происходит этот процесс.

Это означает, что максимальной экономии можно достичь, если в системе будет температура 30-50 градусов. Для сравнения обычная температура воды для отопления около 75 градусов. Восполнить недостаток температуры можно, установив большее количество радиаторов. Чтобы достичь максимальной экономии важно не только заменить отопительное оборудование, но и продумать модернизацию всей системы отопления.

Если же температура воды в системе поднимается выше, то эффективность обогрева приравнивается к обычным газовым котлам.

Преимущества конденсационных котлов

В сравнении с обычным газогрелочным оборудованием, конденсационные газовые котлы обладают рядом эксплуатационных преимуществ:

• Экономичность. Самое главное преимущество. За счет повышения КПД уменьшается потребления газа. В среднем экономия достигает 30-35 %.
• Небольшие размеры. Небольшие габариты оборудования позволяют установить его в удобном месте и снизить затраты на транспортировку. Самыми компактными являются настенные модели.
• Экологичность. За счет того, что продукты сгорания используются для дополнительного нагрева воды, в атмосферу выбрасывается меньше вредных веществ. Дым выходит охлаждённым до 40 градусов.
• Бесшумность. Особенности конструкции оборудования обеспечивает низкий уровень вибраций, что важно при установке в жилых помещениях.
• Длительный срок службы. При изготовлении применяются надежные нержавеющие металлы и сплавы. Это позволяет увеличить срок эксплуатации в 2 раза по сравнению с традиционным газогрелочным оборудованием.
• Экономия на дымоходе. За счет того, что в конструкции предусмотрен вентилятор, не нужно выводить трубу высоко и делать ее большого диаметра. А низкая температура дыма позволяет изготовлять дымоход из термостойкого пластика.

Эти преимущества наиболее полно раскрывают аргументы в пользу выбора конденсационного газового котла.

Недостатки конденсационных котлов

При большом количестве плюсов существует несколько особенностей, которые следует учесть:

• Высокая стоимость. Оборудование конденсационных котлов в среднем на 50-70% дороже обычных аналогов. Разница в цене окупается за счет экономии газа.
• Необходимость изменения системы отопления. Чтобы увидеть реальную экономию недостаточно установить современное конденсационное газовое оборудование. Эффективнее всего настенные котлы работают при относительно низких температурах, порядка 30-50 градусов. Чтобы использовать такую систему в отоплении необходимо добавление дополнительных радиаторов. Перед установкой нужно провести теплотехнический анализ потерь помещения.

Эти особенности стоит учесть при выборе типа котла.

Конденсационный газовый котел – это выбор в сторону качества, эффективности и экологичности. Такие инвестиции окупаются в долгосрочной перспективе. Сегодня конденсационный котел все еще является инновацией в отоплении. Он позволяет использовать тепло от сгорания газа по максимуму. При выборе способа обогрева обязательно рассмотрите настенные газовые конденсационные котлы.

В производстве отопительных систем наиболее перспективной инновационной технологией считается конденсация водяных паров, которые образуются во время сгорании углеводородов. По такому принципу, работают конденсационные котлы. Это новое отопительное оборудование на российском рынке появилось недавно, но уже пользуется немалым покупательским спросом. В продаже представлены котлы конденсационные как зарубежных, так и отечественных производителей.

Широкий ассортимент конденсационных котлов предлагает компания BAXI, которая, благодаря высокому качеству своей продукции, стала лидером российского рынка котельного оборудования. Конденсационные котлы Бакси это напольные и настенные конденсационные котлы, отличающиеся высоким коэффициентом полезного действия. Другими известными марками котельного оборудования на отечественном рынке можно назвать конденсационные котлы vaillant и висман.

Конденсационный котел

Принципы горения и конденсации

Любое углеводородное топливо при горении выделяет тепло. В процессе сгорания топлива конечными продуктами становятся углекислый газ (СO 2) и (Н 2 О) вода, которая под действием высоких температур превращается в пар. Испаряясь, вода затрачивает тепло, но его можно получить обратно в процессе конденсации, то есть, если вода из газообразной фазы перейдет снова в жидкую.

Как работают конденсационные котлы

Принцип работы конденсационных котлов был известен давно, но применять его в котельном оборудовании из чугуна и стали было невозможно, так как водный конденсат, обладая высокой кислотностью и имея в своем составе углекислый газ, вызывал коррозию стальных и чугунных котлов. Только с появлением коррозионно-стойких сплавов и нержавеющей стали стало возможным внедрить данную технологию в производство котельного оборудования.

Как мы уже знаем, при охлаждении пар снова переходит в жидкое состояние и освобождает опре­делённое количество теплоты. Если рассматривать обычный котел, то при его работе с процессом конденсации идет борьба, а в котлах конденсационных конден­сация только приветствуется. Их конструкция предусматривает специальный теплообменник, в котором и происходит процесс конденсации, а выделяемое тепло при этом процессе отбирается для системы отопления

Конденсацион­ный котел имеет коэффициент полезного действия — 108-109%. Как же это возможно, если по законам физики КПД не может превышать 100%, так как потери энергии в любых процессах неизбежны.

В неконденсационных котлах во время сжигания газа отбирается не вся тепловая энергия, а только ее большая часть. Тепловой поток в теплообменнике охлаждается только до температуры 140-160° С, при его охлаждении до более низкой температуры в дымоходе уменьшается тяга образуется агрессивный конденсат, вызывающий коррозию элементов котла. Тепловая энергия, которую можно получить в процессе конденсации в обычных котлах не используется, она называется скрытой.

Конденсационные газовые котлы используют в своей работе энергию, скрытую в конденсирующихся водяных парах, поэтому их коэффициент полезного действия, в сравнении с КПДД обычных котлов, превышает 100%. Основным элементом любого котла является теплообменник. В конструкции конденсационных котлах теплообменника два. Они могут быть раздельными или совмещенными (двухступенчатыми). Первый теплообменник работает так же, как и в обычных котлах. Через него проходит тепловой поток но, не остывает ниже точки росы. Второй конденсационный теплообменник отбирает тепло, оставшееся у продуктов сгорания, и охлаждает до температуры ниже точки росы.

Водяной пар, конденсируется на стенках второго теплообменника, и отдает скрытую тепловую энергию воде. В этот момент у продуктов сгорания происходит дополнительный отбор тепла их температура на выходе из теплообменника только на 10-15°С выше температуры теплоносителя.

Чтобы решить проблему коррозии, которую вызывает агрессивный конденсат, производители используют при изготовлении котлов устойчивые к коррозии и химическим воздействиям материалы (нержавеющую сталь, силумин (алюминиево-кремниевый сплав)).

В Европе, и в частности в Германии, действуют нормы, требующие нейтрализовать конденсат перед сливом в канализацию. Нейтрализатор представляет собой емкость с гранулами магния и калия. Проходя через эти щелочные реактивы, конденсат нейтрализуется, и когда выводится в канализацию, не представляет собой опасности для окружающей среды. В России санитарные нормы не требуют нейтрализации конденсата, поэтому он просто собирается в специальный резервуар, предусмотренный в конструкции котла, и, в последствие, отводится в канализацию в своем первоначальном виде. В котлах мощностью до 30 кВт, предназначенных для отопления частных домов, за 24 часа сутки работы образуется около 30 л конденсата.

Достоинства и недостатки конденсационных котлов

Настенный отопительный котел

Конденсационный газовый котел можно назвать одним из самых экономичных и высокоэффективных отопительных приборов. Его КПД на 10-15% выше, чем коэффициент полезного действия у традиционного котла. Кроме того по экономичности конденсационные котлы на 20 % превышают обычное котельное оборудование.

В конструкциях конденсационных котлов применяются высокотехнологичные горелки, которые готовят топливно-воздушные смеси в оптимальных пропор­циях, что минимизирует возможность непол­ного сгорания топлива. Благодаря этому снижается количество выбросов вредных веществ.

Отходящие газы имеют низкую температуру (ниже 40 °С), что дает возможность применять для конденсационных котлов дымо­ходы из пластмассы, тем самым уменьшая затраты на монтаж отопительной системы.

Преимуществами конденсационных котлов можно назвать:

• небольшие габариты и небольшой вес котельного оборудования;
• экономичность (экономия газа составляет 35% за сезон);
• глубокую модуляцию (экономия газа при частичных нагрузках);
• невысокий уровень вибраций и низкий уровень шума;
• возможность каскадной установки;
• экономия на дымоходе (можно устанавливать дымоходы с меньшим диаметром);
• уменьшение выбросов вредных веществ NO X и CO 2 (ниже в 7 раз, чем у обычных котлов).

Каскад конденсационных котлов

Благодаря небольшим габаритам и малому весу котельного оборудования, для установки котла требуется меньше места, в то же время снижаются затраты на его транспортировку и монтаж. Существует такое заблуждение, что конденсационные котлы эффективно работают только с системой отопления теплый пол. В другом случае эффективность их не больше, чем у традиционных котлов. Но это не так. В конструкции конденсационного котла есть модуляционная горелка, позволяющая достигать глубокой модуляции мощности, уменьшая при этом затраты газа и воздуха.

Процесс конденсации в котле идет и при работе отопительного оборудования с радиаторной системой отопления. При пониженных нагрузках КПД конденсационного котла вполне может достигать высоких значений, в отличие от обычных газовых котлов, у которых КПД в таком режиме падает из-за переизбытка воздуха.

Для каскадной установки конденсационных котлов производители предлагают специальные регуляторы (например, фирма BAXI продает для своих котлов регулятор RVA47), которые превращают котлы, установленные отдельно, в единую систему.

Преимуществами каскадной системы является легкость монтажа и компактные размеры котельной. Благодаря пониженным вибрациям и низкому уровню шума при установке конденсационных котлов, нет надобности делать виброизолирующие платформы и звукоизоляцию помещения, предназначенного для котельной. Что тоже позволяет сэкономить денежные средства при установке отопительной системы.

Экономить на размерах дымохода, позволяет работающий в конденсационных котлах вентилятор. Он развивает довольно высокое давление, поэтому диаметр дымохода может быть в два раза меньше, чем при монтаже отопительной системы с традиционными котлами.

Благодаря низким выбросам NO X и CO 2 ,конденсационные котлы относятся к разряду экологичного оборудования, их часто используют для оборудования котельных в курортных и заповедных зонах. Отыскать недостатки в котлах конденсационных очень трудно. Главным минусом этого отопительного оборудования является высокая цена, которая в два раза выше цены обычных котлов.

Применение

По внешнему виду конденсационные котлы мало чем отличаются от традиционных. Изготавливают их в настенном варианте и наполь­ном варианте. Настенные газовые конденсационные котлы обладают меньшей мощностью, чем напольные и применяются в быту для отопления частных домов и коттеджей.

Напольные конденсационные котлы с высокой мощностью используют для отопления промышленных объектов и офис­ных помещений.

Конденсационные газовые котлы выпускают одно-, и двухконтурные. Применяются двухконтурные котлы и для отопления и для нагревания воды. Мощность одно- и двухконтурных котлов составляет — 20-100 кВт. Этого достаточно для бытового использования котлов. Для промышленного применения выпускают модели большей мощности.

Основные отличия конструкции конденсационных котлов от обычных

Конденсационные котлы отличаются от традиционных материалом, используемым для теплообменника. Их теплообменник выполняется из кислотостойкого сплава силумина или нержавеющей стали. Образующийся в котле водный конденсат имеет повышенную кислотность и вызывает коррозию таких материалов, как сталь и чугун, которые используются в производстве неконденсационных котлов. Форма теплообменника представляет собой трубу сложного сечения, имеющую дополнитель­ные спиралевидные ребра. Такая форма теплообменника способствует увеличению площади теплообмена и повышает эффективность работы котла.

В конденсационных котлах перед горелкой установлен вентилятор, кото­рый «высасывает» газ из газопровода и смешивает его с воздухом, после чего направляет смесь газа с воздухом к горелке.

Устройство конденсационного котла

Дымовые газы удаляются через коаксиальные дымоходы, изготовляемые из термостойкого пластика. Кроме этого, в конденсационных котлах есть насос, управляемый электроникой, который оптимизирует мощ­ность отопления, экономя электроэнергию и сни­жая шум от теплоносителя, протекающего в системе отопления.

Конструкция традиционных котлов не предусматривает процесса конденсации и использования крытой энергии, поэтому температуру продуктов сгорания поддерживают на высоком уровне. Часть тепла в таких котлах не используется, а выводится с продуктами сгорания через дымоход.

Так как конденсат обладает химической агрессивностью, чтобы его использовать необходимо элементы котла делать из химически устойчивых материалов, стоимость которых довольно высокая. Производителям намного легче продавать более дешевые товары, чем вкладывать свои средства в прогрессивные, но дорогие технологии. Поэтому большинство котлов, представленных на рынке, созданы на основе устаревших технологий. Для пользователей же выгоднее купить пусть дорогие, но более эффективные конденсационные котлы, которые позволяют экономить на расходе топлива.

Производители предлагают для своих конденсационных котлов ком­плекты для подключения, нейтрализаторы конденсата, расширительные баки, предохранительные устройства, комплекты трубной обвязки котлов, системы для отвода дымовых газов.

В Европейских странах конденсационные котлы — самый массовый вид отопительных при­боров. Есть страны, в которых запрещена установка неконденсационных котлов. Причина этому — более высокий КПДД и более низкий показатель выброса вредных веществ в конденсационных котлах.