Конденсационный газовый котел принцип работы

В следующем видеоролике показано устройство и принцип работы конденсационного котла:

Конденсационный газовый котел: особенности работы, плюсы и минусы + отличие от классических моделей

Продавцы теплогенераторов конденсационного типа утверждают, что КПД предлагаемого нам инновационного оборудования превышает 100%. Однако, согласитесь, это несколько противоречит закону сохранения энергии, знакомому нам из школьного курса физики. Так в чем же секрет?

С одной стороны, подобные заявления – это маркетинговая уловка. С другой стороны, в их обнадеживающих утверждениях есть доля истины. Мы подробно разберем, как устроен конденсационный котел: его преимущества и недостатки, эксплуатационные характеристики и конструкция заслуживают детального изучения.

Чтобы получить полное представление о конденсационном типе оборудования, сравним его с классическим типом теплогенератора. Мы расскажем об особенностях его подключения и эксплуатации. Мы раскроем секреты сверхвысокой эффективности.

Газовый конденсационный котел

Высокая эффективность газового конденсационного теплогенератора обеспечивается наличием в его конструкции дополнительного теплообменника. Первый теплообменник – стандартный во всех отопительных котлах – передает энергию ископаемого топлива теплоносителю. Второй добавляет тепло от рекуперации дымовых газов.

Конденсационные котлы работают на "голубом топливе":

• основном (смесь газов с преобладанием метана);
• газ или баллон (смеси пропана и бутана с преобладанием первого или второго компонента).

Можно использовать любой вариант газа. Главное, чтобы горелка была рассчитана на работу с тем или иным видом топлива.

Конденсационные газовые котлы дороже обычных конвекционных котлов, но по стоимости топлива обеспечивают на 20-30% меньший расход газа, чем конвекционные котлы

Наилучшая производительность конденсационного теплогенератора достигается при сжигании метана. Пропан-бутановая смесь здесь немного уступает. Чем выше доля пропана, тем лучше.

В этом отношении "зимний" газ для газгольдера дает несколько более высокий КПД на выходе, чем "летний", поскольку в первом случае доля пропана выше.

В отличие от конденсационного газового котла, в конвекционном котле часть тепловой энергии уходит в дымоход вместе с продуктами сгорания. Поэтому классические конструкции имеют КПД около 90%. Его можно увеличить, но технически это слишком сложно.

С экономической точки зрения это не оправдано. Но в конденсаторах тепло, полученное при сжигании газа, используется более рационально и полно, так как теплота паров, выделяющихся при переработке, сохраняется и передается в систему отопления. Таким образом, происходит дополнительный нагрев теплоносителя, что снижает расход топлива на кВт вырабатываемого тепла.

Типы конденсационных котлов: какой лучше?

Отопительные котлы принято классифицировать по типу установки (напольные и настенные) и количеству отопительных контуров. Давайте рассмотрим основные типы оборудования.

Настенные и напольные конденсационные котлы

Настенные и напольные котлы отличаются не только способом установки, но и мощностью, размерами, схемой трубопроводов и техническими характеристиками при монтаже. Выбор того или иного варианта зависит в первую очередь от предназначения.

• Настенный конденсационный котелимеет размеры 800×500×400 мм и весит не более 50 кг [3]. Все вспомогательное оборудование (циркуляционный насос, расширительный бак, счетчики и т.д.) часто входит в комплект прибора. Это еще больше экономит место при установке и упрощает монтаж. Настенные котлы могут быть как одноконтурными, так и двухконтурными (см. ниже).
• Напольные конденсационные котлыотличаются большими размерами и весом. Они также занимают много места из-за трубопроводов. Насос и другое оборудование, составляющее систему отопления, обычно устанавливаются отдельно. Поэтому для установки напольного котла обычно требуется отдельное помещение.
  Преимуществом напольных котлов является их простая конструкция. В то же время они сложнее в установке. Напольные котлы в основном производятся с одним отопительным контуром, то есть предназначены исключительно для отопления.

Основное различие между этими двумя типами заключается в мощности. Настенные котлы имеют меньшую мощность и не превышают 120 кВт. Такие агрегаты используются в квартирах, частных домах, коттеджах и офисных помещениях. Напольные котлы имеют мощность до 1 000 кВт. Они используются для отопления больших промышленных и коммерческих зданий.

Следует отметить, что настенные конденсационные котлы благодаря своему высокому КПД намного эффективнее обычных котлов. Поэтому, например, если вы отапливаете большой дом, в некоторых случаях стоит выбрать настенный конденсационный агрегат вместо громоздкого напольного агрегата с традиционным принципом работы. Это позволит сэкономить место, упростить монтаж и снизить расходы на топливо.

Плюсы и минусы конденсационных газовых котлов

Для того чтобы решить, имеет ли смысл приобретать котел, необходимо объективно оценить все преимущества и недостатки данного вида оборудования.

Итак, основные преимущества конденсационных котлов:

• Экономичный расход газа. Благодаря использованию энергии, получаемой при конденсации пара, достигается более высокий КПД, чем у обычных котлов. Это означает, что для обогрева одной и той же площади требуется меньше газа.
• Экологичность. Особый принцип работы приводит к почти полному сгоранию газа в конденсационных котлах. Это приводит к снижению выбросов углекислого газа, соединений азота и серы в атмосферу. В обычных газовых котлах, а тем более в котлах на жидком топливе (дизель, мазут) и твердом топливе (дрова, уголь), пары, содержащие вредные вещества, рассеиваются в воздухе. В конденсационных установках кислоты, образующие конденсат, эффективно нейтрализуются специальным оборудованием. А если мощность котла не превышает 150 кВт, воду можно просто сбрасывать в канализацию: это не нанесет вреда окружающей среде [4].

Специальные советы
В конденсационных котлах используется последнее поколение модуляционных газовых горелок с интеллектуальным управлением. Они смешивают газ и воздух в нужных пропорциях для соответствующего режима горения. Таким образом, сжигается почти все топливо, экономится газ и снижаются выбросы.

• Бесшумная работа. Уровень шума и вибрации конденсационного котла значительно ниже, чем у обычного газового котла.
• Экономия при установке системы отвода дымовых газов. Температура дымовых газов конденсационных котлов довольно низкая, что в сочетании с закрытой камерой сгорания позволяет без проблем устанавливать пластиковые концентрические дымоходы. Их монтаж проще и дешевле: дымовые газы выводятся наружу через стену.
• Длительный срок службы.

Основные компоненты системы и их особенности

Принцип работы конденсационных газовых котлов выглядит довольно просто, но для его реализации требуется конструктивно сложная система. Она включает в себя следующие компоненты:

• Камера сгорания. Рабочими частями являются горелка, система подачи газа и вентилятор.
• Основной теплообменник. В камере происходит нагрев теплоносителя. Как правило, она изготавливается методом литья, чтобы избежать коррозийного повреждения металла (уязвимое место – швы).
• Камера переохлаждения. Здесь отходящие газы, содержащие водяной пар, охлаждаются до 50-60°C.
• Конденсационный теплообменник. Водяной пар отдает свою энергию на обратную промывку системы отопления и конденсируется на стенках камеры. Вода поступает в главный теплообменник, нагревается до рабочей температуры и распределяется по помещениям.
• Конденсатосборник. Накопленный конденсат удаляется.
• Дымоход, по которому охлажденные продукты сгорания покидают систему.
• Насос, поддерживающий принудительную циркуляцию теплоносителя в системе.

Конденсат, скапливающийся в теплообменнике, содержит смесь кислот и является довольно агрессивной жидкостью. Поэтому для изготовления таких баков выбирают коррозионностойкие материалы: кислотостойкую нержавеющую сталь или силумин (сплав алюминия и кремния).

Особое внимание уделяется системе дымоходов. Дымоход также изготавливается из кислотостойких сплавов или пластика, а горизонтальные части дымохода имеют наклон. Это делается для того, чтобы конденсат, который также частично образуется в дымоходе, не скапливался в дымовой трубе, а возвращался обратно в камеру.

Для эффективной и экономичной работы системы важно иметь возможность регулировать ее в течение дня. Регулирование осуществляется с помощью газовой горелки, работа которой организована в следующих режимах:

Плюсы и минусы прибора

Знание устройства и принципа работы поможет вам составить представление о конденсационном газовом котле; преимущества и недостатки помогут вам понять, нужен ли он вам. К достоинствам относятся следующие преимущества:

• Экономия топлива. До 15-20% по сравнению с традиционными моделями.
• Экономия на дымоходе. Газы, выходящие из системы, имеют низкую температуру, поэтому стальной дымоход можно смело заменить более дешевым пластиковым аналогом.
• Экологические характеристики системы. Конденсационный котел (с закрытой камерой сгорания) снижает выбросы на 60-70%.

• Увеличенный срок службы. Это связано с уменьшением нагрузки на основные компоненты прибора. Если условия, необходимые для работы конденсационного теплообменника, не соблюдаются, котел продолжает работать как конвекционная модель.
• Низкий уровень шума. Работа котла не влияет на комфорт в доме.

Слабыми сторонами называют следующие особенности прибора:

• Необходимость слива конденсата. Конденсат имеет высокое значение pH и не может сбрасываться в общественную канализацию. В местную канализацию (септик) ограничений нет, но высокая кислотность может убить полезные микроорганизмы. Конденсат нейтрализуется в специальных установках (резервуары для извести или мраморной крошки).
• Специфика работы. Разница между температурой внутри дома и снаружи стен не должна превышать 20°C, поэтому во многих регионах вы действительно можете сократить расходы только в межсезонье.
• Цена конденсационных моделей выше, чем классических, и ремонт также обходится дороже.

Конструкция и эксплуатация

По своей конструкции конденсационные котлы отопления похожи на традиционные котлы. Обычно они изготавливаются в настенном варианте, хотя выпускаются и мощные напольные агрегаты для использования в промышленных или офисных помещениях. Они отличаются от традиционных котлов тем, что Теплообменник у них другой и изготовлен из кислотостойких материаловтаких как силумин или нержавеющая сталь. Конденсат, образующийся в результате повышенной кислотности, может вызвать коррозию стали и чугуна, используемых для обычных котлов. Форма теплообменника может быть, например, в виде труб со сложным сечением и дополнительными спиральными ребрами. Все это направлено на увеличение площади поверхности теплообмена и, соответственно, КПД котла. Кроме того, газовый конденсационный котел имеет вентилятор, установленный перед горелкой.Вентилятор "всасывает" газ из газопровода, смешивает его с воздухом и направляет рабочую газовоздушную смесь к горелке.

Дымовые газы обычно отводятся через коаксиальные дымоходыобычно изготовленные из термостойкого пластика. Насос с электронным управлением оптимизирует мощность отопления, экономит энергию и снижает шум протекающего теплоносителя в системе отопления.

Каким бы совершенным ни был котел, его эффективность во многом зависит от параметров системы отопления. Чем ниже температура воды, тем больше водяного пара будет конденсироваться и, таким образом, большая часть скрытого тепла будет возвращена в систему. Таким образом, КПД котла будет выше. Разумеется, для конденсационного котла следует использовать подходящую систему отопления, рассчитанную на более низкую температуру теплоносителя. При планировании убедитесь, что температура обратного потока не должна превышать 60 °C при любых внешних условиях. В этом случае температура обратного потока будет составлять около 45-50 °C при относительно небольшом морозе, а котел будет работать в конденсационном режиме. Все необходимые условия выполняются в системах напольного отопления или низкотемпературных панельных системах отопления. В этом случае конденсационный режим обеспечивается в течение всего отопительного периода. Необходимым условием для работы котла в конденсационном режиме является температура теплоносителя ниже 57 °C на входе в котел. ЧЧем ниже температура, тем лучше конденсация и тем выше КПД котла.

Мифы о конденсационных котлах

Миф №1

Конденсационные котлы дороже обычных котлов.

Конденсационные котлы бывают напольными и настенными, и обычно их сравнивают по этому признаку. Однако такое сравнение не всегда корректно. Настенные конденсационные котлы выпускаются мощностью до 120 кВт, тогда как назначение обычных настенных котлов – 32-35 кВт. Таким образом, конденсационный котел мощностью 65 кВт можно сравнивать только с напольным котлом аналогичной мощности..

Миф №2

КПД конденсационного котла больше 100%.

КПД котла больше 100%! Это утверждение производителей конденсационных котлов вызывает недоумение не только у необразованных и далеких от котлов людей, но и у тех, кто тесно с ними связан.

Принцип работы любого конденсационного котла основан на использовании тепла, которое водяной пар отдает при конденсации. Это тепло, благодаря специальной конструкции котла, также используется для нагрева теплоносителя. В теплотехнике КПД отопительного котла определяется отношением полезного тепла, полученного при отоплении и нагреве воды, к теплотворной способности (количество тепла, выделяемого при полном сгорании топлива и последующем охлаждении продуктов сгорания до стандартных условий (0 °C, 760 мм рт. ст.)). Однако для всех ископаемых видов топлива необходимо проводить различие между высшей и низшей теплотворной способностью. Высшая теплотворная способность определяется как низшая теплотворная способность плюс теплота конденсации. Это является основой для определения эффективности. В результате потерь из-за высокой температуры дымовых газов, лучистого тепла и других факторов не все тепло передается нагретой воде.

Для того чтобы можно было сравнить конденсационные котлы с обычными котлами, COP рассчитывается по одному и тому же методу, т.е. по значению LHV. Суть в том, что конденсационный котел использует всю теплотворную способность (100%) и теплоту конденсации (еще 8-9%). Фактический КПД конденсационных котлов, конечно, меньше 100%. Однако, поскольку во всем мире КПД традиционных котлов по-прежнему рассчитывается на основе меньшей теплотворной способности, для корректного сравнения традиционных и конденсационных котлов КПД последних принимается равным 107-109%.