Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Постійно зростаюча вартість енергоносіїв підштовхнула вчених і інженерів до створення нового типу теплогенераторів - конденсаційного котла. При установці в низькотемпературну систему опалення конденсатнік може показати ККД понад 100%. Як вдається цього досягти? Який принцип роботи конденсаційного газового котла? В чому полягають його переваги і недоліки? Прочитавши нашу статтю, ви дізнаєтеся про це все або майже все.

Принцип роботи конденсаційного котла

Конденсаційний котел є молодшим братом самого звичайного газотопливною конвекційного котла. Принцип дії останнього вкрай простий, а тому зрозумілий навіть людям, погано розбирається у фізиці і техніці. Паливом для газового котла, як випливає з його назви, служить природний (магістральний) або скраплений (балонний) газ. При згорянні блакитного палива, як втім і будь-який інший органіки, утворюється вуглекислий газ і вода і вивільняється велика кількість енергії. Вирізняється тепло йде на нагрів теплоносія - технічної води, що циркулює по системі опалення будинку.

ККД газового конвекційного котла становить ~ 90%. Це не так вже й погано, по крайней мере, вище, ніж у жидко- і твердопаливних теплогенераторів. Однак люди завжди прагнули максимально наблизити цей показник до заповітних 100%. У зв'язку з цим постає питання: куди ж діваються решта 10%? Відповідь, на жаль, прозаїчний: вилітають в трубу. Дійсно, продукти згоряння газу, що залишають систему через димохід, розігріті до дуже високої температури (150-250 ° C), а значить, втрачені нами 10% енергії витрачаються на обігрів повітря за межами будинку.

Вчені й інженери давно шукали можливість більш повної рекуперації тепла, проте спосіб технологічного втілення їх теоретичних розробок був знайдений лише 10 років тому, коли був створений конденсаційний котел.

У чому його принципова відмінність від традиційного конвекційного газотопливною теплогенератора? Відпрацювавши основний процес спалювання палива і передачі значної частини виділеного при цьому тепла теплообміннику, конденсатнік доостужает газоподібні продукти згоряння до 50-60 ° C, тобто до точки, коли починається процес конденсації води. Уже цього досить для того, щоб істотно збільшити ККД, в даному випадку - кількість тепла, переданого теплоносія. Однак і це ще не все.

Традиційний газовий котел

Конденсаційний газовий котел

При температурі 56 ° C - у так званій точці роси - вода переходить з пароподібного стану в рідке, іншими словами, відбувається конденсація водяної пари. При цьому виділяється додаткова енергія, свого часу витрачена на випаровування води і в звичайних газових котлах втрачається разом з леткої парогазової сумішшю. Конденсаційний котел здатний «забрати» тепло, що виділяється в процесі конденсації водяної пари, і передати його теплоносія.

Виробники теплогенераторів конденсаційного типу незмінно звертають увагу своїх потенційних клієнтів на надзвичайно високий ККД, що випускаються ними пристроїв - вище 100%. Як таке можливо? Насправді ніякого протиріччя канонам класичної фізики тут немає. Просто в даному випадку застосовують іншу систему розрахунків.

Часто, оцінюючи ККД опалювальних котлів, підраховують, яка частина виділився тепла передана теплоносія. Тепло, «відбирається» в звичайному казані, і тепло від глибокого охолодження димових газів дадуть в сумі 100% ККД. Але якщо додати сюди ще й тепло, що виділилося при конденсації пари, ми отримаємо ~ 108-110%.

З точки зору фізики такі обчислення не зовсім вірні. При розрахунку ККД потрібно враховувати не виділилося тепло, а повну енергію, вивільнену в процесі горіння суміші вуглеводнів заданого складу. Сюди увійде і енергія, витрачена на споживання води в газоподібний стан (згодом виділилася в процесі конденсації).

З цього випливає, що коефіцієнт корисної дії, що перевищує 100%, це всього лише хитрий хід маркетологів, які експлуатують недосконалість застарілої формули розрахунку. Проте, слід визнати, що конденсатніку, на відміну від звичайного конвективного котла, вдається «вичавити» з процесу згоряння палива все або майже все. Позитивні моменти очевидні - більш висока ефективність і зниження споживання викопних ресурсів.

Пристрій основних вузлів конденсаційного котла

З конструкційної точки зору конденсаційний котел не сильно, але все ж відрізняється від звичайного газового. Його основними елементами є:

  • камера згоряння, оснащена пальником, системою подачі палива і вентилятором для нагнітання повітря;
  • теплообмінник № 1 (первинний теплообмінник);
  • камера доохложденія парогазової суміші до температури, максимально наближеною до 56-57 ° C;
  • теплообмінник № 2 (конденсаційний теплообмінник);
  • резервуар для збору конденсату;
  • димохід для відведення холодних димових газів;
  • насос, що забезпечує циркуляцію води в системі.

1. Димохід. 2. Розширювальний бак.

3. Теплообмінні поверхні. 4. Модульований пальник.

5. Вентилятор пальника. 6. Насос. 7. Панель управління.

У первинному теплообміннику, зв'язаному з камерою згоряння, що виділяються гази охолоджуються до температури, що істотно перевищує точку роси (власне, так і виглядають звичайні конвекційні газові котли). Потім димова суміш примусово направляється до конденсаційному теплообміннику, де відбувається її доохолодження до температури нижче точки роси, т. Е. Нижче 56 ° C. При цьому водяна пара конденсується на стінках теплообмінника, «віддаючи останнє». Конденсат збирається в спеціальному резервуарі, звідки по відвідної труби стікає в каналізацію.

Вода, яка виконує роль теплоносія, рухається в напрямку, протилежному руху парогазової суміші. Холодна вода (зворотна вода системи опалення) попередньо підігрівається в конденсаційному теплообміннику. Потім вона надходить в первинний теплообмінник, де нагрівається до більш високої температури, заданої користувачем.

Конденсат - на жаль, не чиста водичка, на думку багатьох, а суміш розбавлених неорганічних кислот. Концентрація кислот в конденсаті невелика, але з урахуванням того, що температура в системі завжди підвищена, його можна вважати агресивною рідиною. Саме тому при виробництві подібних котлів (і в першу чергу конденсаційних теплообмінників) використовують кислотостійкі матеріали - нержавіючу сталь або силумін (алюмінієво-кремнієвий сплав). Теплообмінник, як правило, роблять литим, оскільки зварні шви є вразливим місцем - саме там в першу чергу починається процес корозійного руйнування матеріалу.

Конденсуватися пара повинна саме на конденсаційному теплообміннику. Все, що пройшло далі, в димохід, з одного боку, втрачено для опалення, з іншого - руйнівно діє на матеріал димоходу. Саме в силу останньої причини димохід виготовляють з кислотостійкої нержавіючої сталі або пластику, а горизонтальним його ділянках надають невеликий ухил, щоб вода, що утворилася при конденсації незначних кількостей пара, все ж потрапили в димохід, зливалася назад, в котел. Слід взяти до уваги, що димові гази, що виходять з конденсатніка, сильно охолоджені, і все, що не сконденсировалось в котлі, обов'язково сконденсіруется в димоході.

У різний час доби від опалювального котла потрібна різна кількість тепла, регулювати яке можна за допомогою пальника. Пальник у конденсаційного котла може бути або модульованим, тобто з можливістю плавної зміни потужності в процесі роботи, або немоделіруемой - з фіксованою потужністю. В останньому випадку котел підлаштовується під вимоги господаря шляхом зміни частоти включення пальника. На більшості сучасних котлів, призначених для опалення приватних будинків, встановлюють моделюються пальника.

Отже, ви, сподіваємося, отримали загальне уявлення про те, що таке конденсаційний котел, як він влаштований і за яким принципом працює. Однак, швидше за все, цих відомостей буде недостатньо для того, щоб зрозуміти, а чи варто особисто вам купувати подібне обладнання. Щоб допомогти вам прийняти те чи інше рішення, розповімо про всі достоїнства і недоліки, плюси і мінуси конденсаційного котла, порівнявши його з традиційним конвекційним.

Плюси конденсаційного котла

Перелік достоїнств конденсаційного котла значний, що в кінцевому підсумку і пояснює зростаючу популярність цього виду опалювального обладнання:

  • Економія палива в порівнянні зі звичайним конвекційним котлом може досягати 35%.
  • Скорочення шкідливих викидів при переході від традиційних газових моделей до конденсаційним оцінюється в середньому в 70%.
  • Низька температура газів, що відходять дає можливість встановлювати пластикові димоходи, які значно дешевше, ніж класичні сталеві.
  • Низький рівень шуму підвищує рівень комфорту проживання в будинку людей.

Поговоримо про деякі з перерахованих переваг конденсаційних котлів більш докладно.

Економія палива при використанні в низькотемпературних системах

Витрата палива безпосередньо залежить від потужності устаткування і навантаження, покладеної на систему опалення. Для обігріву будинку площею 250 м 2 достатньо буде 28-кіловатного конденсаційного котла з максимальною витратою газу 2.85 м 3 / ч. Класичний котел тієї ж потужності буде споживати 3.25 м 3 / ч. За умови, що котел експлуатується шість місяців з дванадцяти, в рік ви будете економити близько 3000 руб. (При існуючих цінах на магістральний газ для російських споживачів). Таку економію, напевно, складно назвати значною - вона навіть не перекриє різниці у вартості щорічного технічного обслуговування котлів.

Але поглянемо на ситуацію очима середнього європейського споживача, якому природний газ обходиться в чотири-п'ять (а то і більше) разів дорожче. Сума економії в даному випадку складе вже близько 300 євро, а за це варто поборотися.

Витрата газу в конденсаційних котлах різної потужності:

Скорочення шкідливих викидів

При згорянні органічного палива утворюється вуглекислий газ, що дає при взаємодії з водою вуглекислоту. Крім того, в будь-якому паливі завжди є домішки сполук сірки, фосфору, азоту та ряду інших елементів. У процесі згоряння з них утворюються відповідні оксиди, які, з'єднуючись з водою, теж дають кислоти.

У звичайних конвекційних котлів пари води з домішкою кислот (вугільної, сірчаної, азотної, фосфорної) викидаються в атмосферу. Конденсаційні котли позбавлені цього недоліку: кислоти залишаються в конденсаті. Втім, з урахуванням проблем з утилізацією конденсату горезвісна екологічність даного обладнання може бути поставлена під сумнів.

Мінуси конденсаційного котла

Конденсаційний котел при всіх його достоїнствах не можна назвати ідеальним опалювальним устаткуванням, адже не позбавлений він і недоліків:

  • висока ціна;
  • висока вартість теплообмінника (і, як наслідок цього, необхідність ретельно стежити за станом всієї системи опалення);
  • недоцільність використання в високотемпературних системах;
  • складність утилізації конденсату;
  • чутливість до якості забирає повітря.

Ціна

За додаткові відсотки теплової енергії доводиться розплачуватися. Технічно конденсаційний котел складніше, а тому й коштує дорожче. Вартість хорошого побутового конденсатніка від відомого виробника в кілька разів перевищує вартість класичного агрегату такої ж потужності. Звичайно, набувається подібне обладнання не на одне десятиліття, а значить, має сенс віддати перевагу інноваційним технологіям, що підвищує комфорт експлуатації.

Умовно всі моделі конденсаційних котлів можна поділити на три цінові категорії - преміум, середній і економ клас:

1. Преміум-клас розрахований на нечисленних покупців. До конденсаційних котлів преміум-класу відносяться, наприклад, моделі німецьких брендів. Це обладнання ефективно в роботі і зручно в експлуатації, відповідає європейським екологічним стандартам, виготовлено з матеріалів високої якості. «Преміальні» котли мають безліч корисних функцій, істотно підвищують рівень комфорту при їх експлуатації: програмування режимів роботи (наприклад, підтримання температури в приміщенні на мінімальному рівні за відсутності господарів або невелике зниження температури в нічний час), погодозалежне регулювання, інтелектуальна взаємодія з іншими теплогенераторами, віддалене управління за допомогою спеціальної програми на мобільному телефоні і т.д. Єдиний мінус - висока ціна.

2. Середній клас включає в себе товар дешевше, але з дещо скромнішими споживчими якостями. Це економічні та екологічні агрегати, які відповідають усім вимогам і забезпечують високу продуктивність. Вони відрізняються широким набором функцій, оснащені автоматичною системою управління, самостійно змінює параметри в залежності від температури теплоносія і повітря в приміщенні.

3. Економ клас розрахований на тих, хто заради економії готовий змиритися з більш низьким рівнем комфорту. «Масовий» товар завжди лідирує за рівнем продажів. Лідируючі позиції на ринку конденсаційних котлів економ-класу належать корейським і словацьким компаніям. Їхня продукція в два і більше разів дешевше моделей преміум-класу. Ще одна перевага цього обладнання - адаптованість до російських умов експлуатації. Недорогі конденсатнікі, мають простий функціонал, спокійно переносять збої в електропостачанні і перепади тиску, коли дорога автоматика перестає працювати.

Оцінюючи свої фінансові можливості, необхідно врахувати і неминучі витрати на монтаж і запуск техніки в експлуатацію, які теж обійдуться вам дуже і дуже недешево.

Не слід забувати, що в процесі експлуатації конденсаційний котел забезпечує економію газу. Однак економія ця настільки примарна, що окупляться вкладення нескоро. Це означає, що перед покупкою конденсаційного тепла варто провести попередню оцінку: чи виправдає вартість зекономленого палива високу ціну обладнання.

Позитивного економічного ефекту від придбання такого котла слід очікувати тільки за певних умов - якщо він встановлюється в розрахованому на постійне проживання новому (читай «споруджуваному») будинку з організованою низькотемпературної опалювальною системою теплих підлог. При цьому величина ефекту безпосередньо залежить від середньої зимової температури, т. Е. Від регіону, де розташований будинок (принцип простий: чим більше потрібно тепла, тим більше сенсу в подібній техніці).

Висока вартість застосовуваного теплообмінника

Теплообмінник - технічно складний і дорогий елемент. У разі його виходу з ладу ви, так би мовити, «потрапляєте на бабки». За ті гроші, що ви витратите на покупку нового теплообмінника і на оплату роботи по його заміні, ви легко могли б придбати новий конвекційний котел тієї ж потужності.

З цього випливає, що необхідно ретельно стежити за станом теплообмінника. Промити його, коли він заб'ється, буде вкрай складно. Встановлюючи конденсаційний котел, необхідно провести ревізію всієї системи опалення - в ній не повинно бути іржавих труб і радіаторів.

Збереження теплообмінника залежить і від якості використовуваного теплоносія. Вода повинна бути м'якою, інакше трубки швидко заростають зсередини накипом. Наявність у воді іржі, сторонніх суспензій, солей кальцію і заліза неприпустимо.

Так як конденсат містить кислоти, то теплообмінник повинен зуміти протистояти їх впливу. Найчастіше теплообмінники виготовляються з силуміну і високоякісної нержавіючої сталі. Теплообмінник з силуміну виробляють метолом лиття. Завдяки більш низькій вартості матеріалу і технології виробництва ці теплообмінники коштують дешевше, в порівнянні з теплообмінниками з нержавіючої сталі. Але є у даних теплообмінників і недолік - вони менш стійкі до агресивному кислотному середовищі.

Теплообмінники з нержавіючої сталі виробляються шляхом зварювання окремих деталей. Кінцева вартість таких теплообмінників вище ніж силумінових. Однак вони краще протистоять кислотному середовищі і додають надійності обладнання.

теплообмінники

Недоцільність використання в високотемпературних системах

Обіцяний ККД 108-110% можна отримати далеко не завжди - реальна цифра залежить від системи опалення. Існують два принципово різних типи опалювальних систем - високотемпературні і низькотемпературні. Відрізняються вони діапазоном температур теплоносія на вході і на виході з теплогенератора.

У звичайних високотемпературних опалювальних системах співвідношення температури води, що подається і води в зворотному контурі зазвичай становить 75-80 ° C до 55-60 ° C. Система з конденсаційним котлом ефективна тільки в низькотемпературному режимі, тобто коли співвідношення температур подачі і «обратки» становить 50-55 ° C до 30-35 ° C. Таке співвідношення ідеально, якщо обігрів житла здійснюється за допомогою теплих підлог. В іншому випадку для зігріву приміщення буде потрібно установка додаткових радіаторів зі збільшеною в 2.5-3 рази корисною площею поверхні, розрахованих на температуру теплоносія не вище 50 ° C.

Ефективність роботи конденсаційного котла визначається в першу чергу температурою теплоносія на вході. Пояснюється це просто: чим нижче температура води в зворотному контурі, тим інтенсивніше відбувається конденсація. ККД котла в низькотемпературної системи опалення (температура на вході / виході становить приблизно 30/50 ° C) може досягати тих самих 108-110%. Якщо ж такий котел змусити функціонувати в високотемпературної системі (60/80 ° C), то конденсату не буде, і ККД впаде до 98-99% - це більше, ніж у звичайних конвекційних котлів, але менше, ніж могло б бути.

Таким чином, якщо ви хочете отримати від конденсатніка максимальну вигоду, рішення про його встановлення потрібно приймати ще на стадії проектування будинку. Якщо купувати такий котел для вже існуючого будинку з вже існуючою системою опалення, це означає неминучу реконструкцію будівлі з заміною високотемпературної радіаторної системи опалення на низькотемпературну систему теплих підлог (а такий масштабний ремонт - це знову ж таки чималі витрати, і економічний ефект всієї затії втрачається).

Складність утилізації конденсату

Використання конденсаційного котла передбачає утилізацію конденсату. Причому утворюється останній в чималих кількостях - один літр з кубометра згорілого газу. Для прикладу: котел потужністю 25 кВт на годину споживає близько 2.8 м 3 газу, т. Е. Всього за одну годину його роботи виділиться трохи менше 3 л конденсату, за добу - 70 л.

Нагадаємо, що конденсат - це розчин кислот, а значить, питання про те, куди його подіти, зовсім не пусте. Добре, якщо ваш будинок підключений до централізованої системи каналізації. Навіть по суворим європейським нормам котлам потужністю до 28 кВт спеціальної утилізації конденсату не потрібно. Передбачається, що така кількість конденсату досить розбавляється побутовими стоками, щоб не завдати шкоди каналізаційних труб.

Але що робити власникам приватних будинків з автономною каналізацією? Виливати в септик не можна - загинуть корисні (і дорогі) бактерії. Зливати на грунт неприпустимо - відбудеться засолення грунту, і з часом в цьому місці нічого не буде рости. Вивозити на утилізацію 70 літрів щодня - вкрай важко. Вихід один - передбачити власну окрему систему для нейтралізації кислот, що містяться в конденсаті. На Заході, де вимоги до дотримання екологічних стандартів жорсткіші, ніж у нас, при установці конденсаційного котла автоматично набувається каталітичний нейтралізатор.

Чутливість до якості забирає повітря

Важливий момент, на який варто звернути увагу, якщо ви хочете, щоб ваш котел функціонував нормально - відведення продуктів згоряння і доступ повітря для горіння.

Одна з відмінностей конденсаційних котлів від конвекційних полягає в використанні камери згоряння закритого типу. Конвекційні котли забирають повітря з приміщення, конденсаційні - з вулиці. У перших для насичення воздушнотоплівной суміші киснем використовується природна циркуляція повітря (конвекція), по-друге передбачений вентилятор, що нагнітає повітря на пальник. Відведення продуктів згоряння в них, до речі, теж здійснюється примусово. Циркулюють повітряні маси, як правило, по коаксіальному димоходу, який представляє собою конструкцію типу «труба в трубі». Забирається повітря рухається по зовнішньої порожнини димоходу, що відводяться продукти згоряння - по внутрішній.

З усього цього випливає, що конденсатнікі повинні бути дуже чутливі до якості забирає повітря. Наявність помітної кількості пилу в повітрі призводить до швидкого зносу турбіни (вентилятора).

Велике значення для нормального функціонування конденсаційного котла має не тільки чистота, але і температура повітря на вулиці. Якщо доступ повітря в систему здійснюється через коаксіальну трубу димоходу, то, як показує практика, вхідний повітряний канал взимку, в морози, може обмерзати, оскільки температура відводяться димових газів досить низька, і вони не здатні зігріти стінки димоходу. Це призводить до зменшення надходження кисню, необхідного для горіння палива, і, як наслідок цього, до зниження ККД обладнання.

Щоб цього не відбувалося і вам не доводилося періодично відігрівати труби для звільнення їх від криги, розрахунком системи, її монтажем, запуском і налаштуванням повинні займатися сертифіковані сервісні фахівці. Для настройки параметра, що відповідає за надходження повітря в кількості, необхідній для спалювання палива в котлі заданої потужності, вони використовують газоаналізатор. Без подібного спецобладнання необхідного ККД від котла не добитися. Крім того, жителям районів з жорсткими кліматичними умовами, приймаючи рішення про встановлення конденсаційного котла, слід попросити роз'яснень у представників виробника про можливість експлуатації подібного обладнання при даному діапазоні місцевих зовнішніх температур.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Поради та підказки