Устройство и принцип работы газового конденсационного котла

Принцип работы конденсационного котла

Природный газ всегда имеет в своем составе небольшое количество воды. Во время его сгорания вода превращается в пар, который, будучи горячим, имеет в себе тепло. Конденсационные котлы, в отличие от стандартных газовых котлов, способны впитывать и отдавать это тепло жидкости, которая циркулирует по системе отопления. Они получают это тепло путем преобразования пара в капли воды, то есть путем конденсации. Собственно такой принцип работы и обусловил название этого типа котла.

Строение

Конденсационные котлы имеют практически такую же конструкцию, как и модели обычного газового котельного оборудования. То есть они состоят из:

1. горелки;
2. элемента, который разжигает огонь;
3. автоматики;
4. специально теплообменника;
5. нагнетающего вентилятора;
6. клапана сброса давления;
7. предохранительного клапана;
8. циркуляционного насоса;
9. мембранного бака;
10. коаксильного дымохода.

Горелка и теплообменник находятся в закрытой камере сгорания. Это означает, что воздух попадает в ее середину только благодаря работе вентилятора. Принцип использования последнего заключается в подаче такого количества воздуха, которое необходимо для сгорания газа. Причем объем кислорода не должен быть меньшим или большим от потребности. Вентилятор работает синхронно с горелкой. Это означает, что при увеличении подачи газа вентилятор начинает вращаться более интенсивно. И наоборот.

Без вентилятора очень сложно организовать эффективную работу агрегата. Поэтому конденсационные котлы никогда не имеют открытой топки.

Автоматика, будучи подключенной к различным датчикам, управляет работой горелки, вентилятора и циркуляционного насоса. Главным ориентиром в ее работе является температура воздуха в помещении.

Клапаны входят в группу безопасности, которая уменьшает давление в системе, если оно стало слишком большим. Мембранный бак предназначен для компенсации небольших повышений давления.

Коаксильный дымоход является двойной трубой. Внутренняя трубка предназначена для подачи свежего воздуха в камеру сгорания. Внешняя — для отвода угарных газов. Часто его делают из термостойкой пластмассы. Такой подход возможен благодаря сильному охлаждению угарных газов.

Теплообменник

Этот элемент имеет самое важное значение в конденсационном котле. Условно он состоит из двух частей. Первая – основная, находится недалеко от горелки. Вторая – чуть выше. Она представляет собой систему трубок с приваренными к ним металлическими пластинами. Под этой частью находится сборник конденсата, от которого отходит трубка для отвода воды.

Теплообменник конденсационного котла бывает двух видов:

1. Сварным. Его делают из нержавеющей стали. Но он имеет неравномерные химические и механические свойства. Это является следствием сварки его из разных частей. Такая особенность может стать причиной его разрушения. Правда, до поломки этот элемент способен проработать до 10 и более лет.
2. Литым. Этот вид делают из силумина. Благодаря этому он получает такое преимущество, как равномерные химические и механические свойства. Однако он не настолько устойчив к химическому воздействию во время горения газа, как нержавейка. Литые теплообменники могут быть разборными. То есть они состоят из литых частей, которые скручиваются как чугунные батареи отопления. Такие элементы монтируются только в очень мощные конденсационные котлы.

Особенности работы

Главный принцип работы конденсационных устройств заключается в передаче воде того тепла, которое образуется при сгорании газа и конденсации пара. Классические газовые агрегаты способны выполнить только первую функцию. Поэтому их КПД меньше.

Модели конденсационных агрегатов работают следующим образом:

1. Теплоноситель с температурой, меньше 57 °С, поступает в конденсационный теплообменник.
2. Угарные газы, охладившись у основной части теплообменника, двигаются дальше, омывают стенки конденсатора, продолжая охлаждаться. Когда их температура становится меньше 57 °С, начинает выпадать конденсат.
3. Капли воды остаются на внешней стенке теплообменника, нагревают ее. Далее подогревается теплоноситель.
4. Подогретая вода движется в основную часть теплообменника, где нагревается до высокой температуры.
5. Нагретый теплоноситель поступает в систему отопления.
6. Охлажденные дымовые газы выходят через коаксильный дымоход.

Впитанное тепло из конденсата повышает КПД конденсационного котла на 11 процентов. В результате этот показатель достигает 108-109%. В голове многих здравомыслящих людей сразу возникает вопрос, а как КПД может быть больше 100%?

Объяснение этого случая является следующим: КПД является относительной величиной, которую для газовых устройств высчитывают по нижнему уровню теплоты сгорания. Для такого расчета используют только то количество тепла, которое выделяется при сгорании газа. Однако есть высший уровень теплоты сгорания. Он больше на 11% нижнего, ведь включает то тепло, которое образуется при конденсации водяного пара. Числа 108-109% получились потому, что за базу сравнения производители взяли КПД по нижнему уровню теплоты сгорания.

Стоит отметить, что разные модели конденсационных устройств могут иметь вышеуказанный КПД только тогда, когда теплоноситель в обратной трубе холоднее 57 °С. Эта температура является точкой росы. При ней водяной пар начинает конденсироваться. Точка росы может быть разной. Она зависит от влажности и температуры воздуха. Для условий, возникающих внутри газового котла, она составляет 57 °С.

Если же теплоноситель является более горячим, конденсация пара также происходит. Однако она является очень слабой и КПД поднимается не более чем на 4-5%.

Конденсационные котлы классифицируют по двум признакам:

1. Количество контуров.
2. Исполнение корпуса.

По количеству контуров бывают такие виды:

1. Одноконтурные. Они предназначены для отопления дома. В своем составе имеют только один теплообменник. Такие модели могут нагревать воду для ГВС, однако нужно осуществлять подключение бойлера косвенного нагрева.
2. Двухконтурные. С помощью них отапливают дом и подают горячую воду в краны водопроводной системы. Их конструкция дополнена небольшим теплообменником (вместо него может быть накопительный бак или бойлер послойного нагрева) и трехходовым клапаном, который может изменять режим отопления на режим ГВС и наоборот. Работа этого клапана происходит по такому принципу: теплоноситель может поступать либо в дополнительный теплообменник, либо в систему отопления.

Что касается исполнения корпуса, то конденсационные котельные устройства бывают следующими:

1. Настенными.
2. Напольными.

Настенные являются наиболее распространенными, ведь позволяют экономить пространство, и их можно монтировать на кухне. Их мощность не бывает больше 120 кВт. Правда, большинство таких агрегатов имеют мощность меньше 100 кВт. В их составе не бывает большого бойлера послойного нагрева.

Напольные, в отличие от настенных, имеют большие габариты, и поэтому их нужно монтировать в отдельной комнате. Другим их признаком является большая мощность. Также строение многих напольных модификаций может включать объемный накопительный бак или бойлер послойного нагрева.

Плюсы и минусы

Преимущества конденсационных котлов:

1. Высокий КПД. Он достигает 108-109%.
2. Экономия топлива составляет 11%, если сравнивать их с моделями обычных газовых котлов.
3. Наличие высокотехнологичной горелки. Благодаря ей достигается оптимальное соотношение газа и воздуха. А это делает возможность неполного сгорания газа практически нулевой.
4. Из дымохода выходит очень малое количество вредных веществ. Они уходят вместе с конденсированной водой.
5. Возможность подключения теплого пола.
6. Вода в отопительной системе может охлаждаться до любой температуры. Главное, чтобы она была холоднее 57 °С. Для сравнения стандартные газовые котлы при таком обратном теплоносителе быстро выходят из строя, ведь их теплообменники не имеют защиты от кислот, которые оседают на их стенках с конденсатом. При использовании конденсационного котла теплоноситель на входе и выходе отопительной системы может иметь температуру 70 °С и 50 °С соответственно.
7. Бесшумность работы.
8. Простота монтажа и подключения.

Что касается минусов разных моделей конденсационных котлов, то их практически нет. Главным из них является большая цена. Она превышает стоимость обычных газовых моделей в два раза. Также минусом можно назвать более дорогой, связанный с заменой и подключением нового теплообменника, ремонт.

Конденсационный газовый котел: принцип работы и особенности конструкции

Отопительные системы для загородных домов отличаются принципами функционирования, и, соответственно, подбором оборудования. Среди газовых, электрических и твердотопливных теплогенераторов конденсационный газовый котел выгодно отличается энергосберегающим эффектом и прочими характеристиками. Разбираемся, какими особенностями он обладает, какие модели представлены на рынке, на какие их свойства следует обращать внимание.

Какой принцип лежит в основе работы

Стандартные газотопливные модели для нагрева теплоносителя используют энергию природного или сжиженного газа. Когда топливо сгорает, образуются вода и углекислый газ. Освобождающееся тепло нагревает теплоноситель в теплообменнике, заставляя его циркулировать по системе. КПД такой системы достигает максимум 90%; остальные 10% вместе с продуктами сгорания вылетают через трубу, не принося никакой пользы.

Конденсационный котел является усовершенствованным продолжением классической системы со следующими доработками:

• Принципиальным отличием является нагревание теплоносителя в два приема: в первичном и вторичном теплообменнике.
• Основное сжигание топлива происходит в первичном теплообменнике (он же единственный теплообменник традиционных моделей). При этом большая часть выделенного тепла уходит на нагрев теплоносителя системы.
• Газообразные продукты сгорания поступают не в дымоход, а во вторичный теплообменник. Здесь они нагревают холодный теплоноситель, а сами охлаждаются до 50-60°C с одновременной конденсацией воды (вторичный теплообменник часто называют конденсационной камерой).

Работа котла разделена на два этапа:

• Сначала вода из обратки подогревается в конденсационной камере. Тепло появляется во время конденсации пара (это побочный продукт процесса).
• Подготовленная (подогретая) вода нагревается до рабочей температуры системы в первичном теплообменнике (как в стандартных моделях).
• Так как теплоноситель попадает в основной теплообменник уже теплым, расход газа на его нагрев снижается. Хозяева получают не только экономию топлива, но и снижение износа конструкции котла.
• Чтобы охладить пар до точки росы, нужно, чтобы температура воды в обратке была достаточно низкой. Чем ниже температура, тем эффективнее идет процесс конденсации, тем выше КПД системы.

Конденсационный котел с двухэтапным принципом работы способен извлекать дополнительную энергию от топочных газов, используя те самые 10%, улетающих в небо. Инженерное решение позволяет существенно (до 98%) увеличить КПД.

Основные узлы системы и их особенности

Принцип работы конденсационных газовых котлов выглядит достаточно просто, но для его реализации требуется конструктивно усложненная система. Она включает следующие элементы:

• Камера сгорания. Ее рабочими деталями служат горелка, система подачи газа и вентилятор.
• Первичный теплообменник. В камере происходит нагрев теплоносителя. Как правило, ее делают литой, чтобы избежать коррозийного разрушения металла (уязвимое место – швы).
• Камера доохлаждения. В ней отработанные газы, содержащие водяной пар, охлаждаются до 50-60°C.
• Конденсационный теплообменник. Водяной пар отдает энергию обратной воле системы отопления и конденсируется на стенках камеры. Вода поступает в первичный теплообменник, нагревается до рабочей температуры и распределяется по помещениям.
• Резервуар для сбора конденсата. Накопившийся конденсат впоследствии утилизируют.
• Дымоход, через который охлажденные продукты сгорания покидают систему.
• Насос, поддерживающий принудительную циркуляцию теплоносителя в системе.

Конденсат, скапливающийся в теплообменнике, содержит смесь кислот и является достаточно агрессивной жидкостью. Поэтому для изготовления подобных емкостей выбирают материалы с коррозийной устойчивостью: нержавеющие стали кислотостойких марок или силумин (сплав алюминия с кремнием).

Особое внимание уделяют устройству дымохода. Его также изготавливают из кислотостойких сплавов или пластика, а горизонтальные фрагменты располагают под уклоном. Это нужно для того, чтобы конденсат, который частично образуется и в дымоходе, не скапливался в нем, а возвращался обратно в камеру.

Для эффективной и экономной работы системы важна возможность ее регулировки в течение суток. Регулировка выполняется при помощи газовой горелки, работа которой организовывается в следующих режимах:

• Одноступенчатая горелка. Она поддерживает одну заданную температуру воды; с помощью автоматики ее можно только включить-выключить.
• Двухступенчатая. Она работает в двух режимах; один поддерживает мощность котла на 40%, второй – на 100%. Переключение между режимами также автоматизировано.

• Модулируемая. Она греет котел непрерывно, но при этом плавно повышает или понижает мощность горения. Модулируемая горелка обойдется дороже ступенчатой модели, но зато вы сможете настроить режим работы в диапазоне от 10 до 100% номинальной мощности. Большинство котлов, предназначенных для частных домов, оборудовано модулируемой горелкой.

Плюсы и минусы оборудования

Знание устройства и принципа работы помогает получить представление о конденсационном газовом котле; преимущества и недостатки помогут понять, нуждаетесь ли вы в подобном агрегате. К сильным сторонам относятся следующие плюсы:

• Экономия на топливе. Если сравнивать с традиционными моделями, она достигает 15-20%.
• Экономия на дымоходе. У покидающих систему газов низкая температура, поэтому стальной дымоход можно без опаски заменить более дешевым пластиковым аналогом.
• Экологичность системы. При работе конденсационного котла (с камерой сгорания закрытого типа) количество вредных выбросов снижается на 60-70%.

• Увеличение срока службы. Оно происходит из-за снижения нагрузки на основные узлы оборудования. Если необходимые условия запуска конденсационного теплообменника не выполняются, котел продолжает работать как модель конвекционного типа.
• Низкий уровень шума. Работа котла не влияет на комфорт жизни в доме.

Слабыми сторонами называют следующие особенности устройства:

• Необходимость утилизации конденсата. Конденсат имеет высокий рН, и его запрещено отводить в общую канализацию. В локальной канализации (септике) ограничений нет, но высокая кислотность может погубить полезные микроорганизмы. Конденсат нейтрализуют в специальных установках (емкостях с крошкой известняка или мрамора).
• Специфика работы. Разница между температурой в доме и за его стенами не должна превышать 20°C, поэтому реально уменьшить затраты во многих регионах можно только в период межсезонья.
• Цена на конденсационные модели выше, чем на классику, да и ремонт обойдется дороже.

О невозможном КПД и целесообразности покупки

Некоторые производители делают некорректные заявления, указывая, что КПД конденсационных котлов отопления достигает 107-111%. Такой маркетинг основывается не на законах физики, а на простой манипуляции с цифрами. КПД, превышающий 100%, получается, если к КПД котла прибавить размер экономии от работы конденсационной камеры.

Заявления о физически невозможном КПД, очевидно, являются попыткой активизации сбыта, затрудненного ограничениями применения котлов. Условия для конденсации водяного пара возникают не всегда, и использование оборудования в высокотемпературных системах нецелесообразно.

Хорошие результаты агрегат демонстрирует на низкотемпературных отопительных системах (теплый пол). Если же контур радиаторный, то во многих случаях устройство будет работать как конвекционный аналог. Подобные ограничения значительно уменьшают спрос на подобные конструкции.

Вывод состоит в том, что, если вы хотите, чтобы конденсационный котел функционировал с максимальной выгодой, то его надо предусмотреть на стадии проектирования жилья, когда возможно заложить низкотемпературную систему теплых полов.

Если в доме уже имеется высокотемпературная радиаторная система отопления, то потребуется масштабная реконструкция. Бюджет ремонта будет солидным, и вряд ли экономический эффект перекроет его в ближайшие годы.

Виды котлов по типу установки

Конденсационные газовые котлы, плюсы и минусы которых помогают сделать правильный выбор, удобно классифицировать по типу установки. По этому параметру встречаются напольные и настенные конструкции; камера сгорания может быть как открытой, так и закрытой. Напольное оборудование обладает следующими особенностями:

• Его устанавливают на пол или на специальную подставку, сделанную из негорючих материалов.
• Расположение на полу снимает ограничения по весу и мощности. Одновременно устройство занимает много места (в том числе, и за счет обвязки).
• Насос и остальное оборудование монтируется отдельно. Поэтому для монтажа напольного котла придется выделить техническое помещение.
• Напольные конденсационные котлы обладают более простой конструкцией, однако монтаж осложнен (если сравнивать с настенными аналогами).

• У напольных моделей, как правило, один нагревательный контур. Они используются для организации отопления крупных объектов коммерческого или промышленного назначения.

Настенные конструкции предлагают следующие условия эксплуатации:

• Для установки необходимы прочные несущие стены.
• Настенные приборы более компактны; они ограничены весом и мощностью. Мощность средней настенной модели не превышает 45-50 кВт, весит она не более 50 кг.
• Производители выпускают модели с одним или двумя контурами, подходящие для использования в частном жилье.
• Устройство безопасно в эксплуатации; контроль обеспечивается несколькими уровнями защиты.
• Есть возможность установки нескольких котлов в каскад (до 10-16 штук) для увеличения мощности (не для всех моделей).

Виды котлов по количеству нагревательных контуров

Конденсационные газовые котлы, принцип работы и конструкция которых создавались на базе традиционных моделей, делятся на два вида по количеству нагревательных контуров. Особенности одноконтурных приборов выглядят следующим образом:

• Они предназначены только для обогрева помещений.

• Одноконтурники способны производить воду для ГВС. К большинству котлов можно подключить наружный бойлер косвенного нагрева; накопительный резервуар подбирают с учетом потребностей в горячей воде. Бойлер будет поддерживать нужную температуру, в доме всегда будет горячая вода, что не будет влиять на систему отопления.

Двухконтурные котлы обеспечивают как отопление жилья, так и горячее водоснабжение. В моделях последнего поколения эти процессы синхронизированы и не мешают один другому. Однако достаточно котлов, функционирование которых настроено на приоритет ГВС. То есть, если вы решили принять душ или помыть посуду, в момент открывания крана с горячей водой автоматика прекращает подогрев теплоносителя в отопительной системе.

Также двухконтурные агрегаты отличаются достаточно низкой производительностью горячей воды для бытовых нужд. Если в доме есть несколько точек водоразбора, то при их одновременном использовании температура воды начнет падать. Такую особенность трудно назвать комфортной.

Коротко о главном

В некоторых европейских странах больше половины котлов для отопления, установленных в частных домах, являются конденсационными, однако на российском рынке они распространены значительно меньше.

Конденсационные котлы используют скрытую теплоту конденсации, то есть ту тепловую энергию, которая в обычных устройствах просто вылетает в трубу. Поэтому конструкция агрегатов включает дополнительный теплообменник, где продукты горения отдают тепло теплоносителю. Решение значительно увеличивает КПД котла, что позволяет сократить расход газа на 10%.

Системы конвекционного действия различаются по типу установки (настенные, напольные) и по количеству нагревательных контуров (одно- и двухконтурные). Комбинация этих параметров влияет на эксплуатационные характеристики, что надо учитывать при выборе подходящей модели.

Конденсационный газовый котел: специфика действия, плюсы и минусы + отличие от классических моделей

Продавцы теплогенераторов конденсационного типа заявляют, что КПД предложенного нам инновационного оборудования превышает 100%. Но согласитесь, это слегка противоречит закону сохранения энергии, знакомому всем нам по школьному курсу физики. Так в чем же загадка?

С одной стороны подобные заявления являются уловкой маркетологов. Однако с другой — в их убеждающих покупателя уверениях есть и зерно правды. Мы подробно разберем, как устроен конденсационный котел: преимущества и недостатки, его специфика работы и конструкции заслуживают детального изучения.

Для того чтобы получить полноценное представление о конденсационном типе оборудования, сравним его с классическим видом генератора тепловой энергии. Приведем особенности его подключения и эксплуатации. Раскроем тайны сверхвысокой производительности.

Конденсационный котел на газу

Высокий КПД конденсационного газового теплогенератора обеспечивается наличием в его конструкции дополнительного теплообменника. Первый штатный для всех отопительных котлов теплообменный узел передает теплоносителю энергию сжигаемого топлива. А второй добавляет к этому еще и тепло от рекуперации выхлопных газов.

Работают конденсационные котлы на «голубом топливе»:

• магистральном (смеси газов с преобладанием метана);
• газгольдерном или баллонном (смеси пропана с бутаном с преобладанием или первого, или второго компонента).

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

Конденсационные газовые котлы дороже обычных конвекционных моделей, но выигрывают у них по расходам на топливо за счет снижения потребления газа на 20–30%

Наилучшую эффективность конденсационный теплогенератор показывает при сжигании метана. Пропан-бутановая смесь здесь немного уступает. Причем чем больше доля пропана, тем лучше.

В этом отношении «зимний» газ для газгольдера дает на выходе немного больший КПД, нежели «летний», так как пропановая компонента в первом случае выше.

В отличие от конденсационного газового котла в конвекционном часть тепловой энергии уходить в дымоход вместе с продуктами горения. Поэтому у классических конструкций КПД и находится в районе 90%. Выше его поднять можно, но технически слишком сложно.

Экономически это не оправдано. А вот в конденсатниках тепло, получаемое от сжигания газа, используется более рационально и полно, так как тепло выделяемого при переработки пара аккумулируется и передается системе отопления. Так дополнительно нагревается теплоноситель, что позволяет снизить расход горючего в расчете на получаемый 1 кВт тепла.

Устройство и принцип работы

По конструкции конденсационный котел во многом похож на конвекционный аналог с закрытой камерой горения. Только внутри он дополняется вторичным теплообменником и блоком рекуперации.

Главные особенности устройства конденсационного теплогенератора – наличие второго теплообменника и закрытой камеры сгорания с вентилятором

Состоит конденсационный котел на газу из:

• камеры горения закрытого типа с модулируемой горелкой;
• первичного теплообменника №1;
• камеры охлаждения выхлопных газов до +56–57 0 С (точки росы);
• вторичного конденсационного теплообменника №2;
• дымохода;
• вентилятора подачи воздуха;
• резервуара для конденсата и системы его отвода.

Рассматриваемое оборудование практически всегда оснащается встроенным циркуляционным насосом для теплоносителя. Обычный вариант с естественным током воды по трубам отопления здесь малоприменим. Если насоса в комплекте нет, то его обязательно надо будет предусмотреть при подготовке проекта обвязки котла.

Дополнительные проценты КПД у конденсационного котла образуются в результате подогрева обратки за счет охлаждения выхлопных газов в дымоходе

Котлы-конденсатники в продаже есть одноконтурные и двухконтурные, а также в напольном и настенном исполнении. В этом отличий они от классических конвекционных моделей не имеют.

Принцип работы конденсационного газового котла следующий:

1. Основное тепло нагреваемая вода получает в теплообменнике №1 от сжигания газа.
2. Затем теплоноситель проходит по контуру отопления, остывает и попадает на вторичный теплообменный блок.
3. В результате конденсации продуктов горения в теплообменнике №2 остывшая вода подогревается за счет рекуперированного тепла (экономя до 30% топлива) и уходит вновь на №1 в новый цикл циркуляции.

Чтобы точно контролировать температуру отработанных газов, конденсационные котлы всегда оснащаются модулируемой горелкой с ходом мощности от 20 до 100% и вентилятором подачи воздуха.

Нюансы эксплуатации: конденсат и дымоход

В конвекционном котле продукты горения природного газа СО₂, оксиды азота и пар охлаждаются лишь до 140–160 0 С. Если остудить их ниже, то в дымоходе упадет тяга, начнет образовываться агрессивный конденсат и потухнет горелка.

Такого развития ситуации все производители классических газовых теплогенераторов стремятся избежать, чтобы максимально повысить безопасность работы, а также продлить срок службы своего оборудования.

В конденсационном котле температура газов в дымоходе колеблется в районе 40 0 С. С одной стороны это снижает требования по жаростойкости материала дымоходной трубы, но с другой накладывает ограничения на его выбор в плане стойкости к воздействию кислот.

Отработанные газы из газового котла при охлаждении образуют агрессивный с высокой кислотностью конденсат, который с легкостью разъедает даже сталь

Теплообменники в конденсационных теплогенераторах делают из:

• нержавейки;
• силумина (алюминия с кремнием).

Оба эти материала обладают повышенными кислотостойкими характеристиками. Чугун и обычная сталь для конденсатников совершенно не подходят.

Дымоходную трубу для конденсационного котла разрешается устанавливать исключительно из нержавейки либо кислотостойкого пластика. Кирпичные, железные и иные дымоходы для подобного оборудования не подходят.

При рекуперации во вторичном теплообменнике образуется конденсат, представляющий собой слабый кислотный раствор и подлежащий удалению из водонагревательного прибора

При работе конденсационного котла мощностью 35–40 кВт образуется порядка 4–6 литров конденсата. Упрощенно выходит около 0,14–0,15 литра на 1 кВт тепловой энергии.

Фактически это слабая кислота, которую запрещено сливать в автономную канализацию, так как она погубит задействованные в переработке отходов бактерии. Да и перед сбросом в централизованную систему рекомендована сначала разбавить водой в пропорции до 25:1. А потом уже можно удалять, не боясь разрушить трубу.

Если котел ставится в коттедже с септиком или ЛОС, то конденсат вначале необходимо нейтрализовать. В противном случае он убьет всю микрофлору в автономной очистной системе.

«Нейтрализатор» выполняется в виде емкости с мраморной крошкой общей массой 20–40 кг. При прохождении через мрамор у конденсата из котла повышается pH. Жидкость становится нейтральной или низкощелочной, уже неопасной для бактерий в септике и для материала самого отстойника. Менять наполнитель в таком нейтрализаторе требуется раз в 4–6 месяцев.

Откуда КПД выше 100%?

При указании эффективности работы газового котла производители за основу берут показатель низшей теплоты сгорания газа без учета теплоты, образующейся при конденсации водяного пара. В конвекционном теплогенераторе последний вместе с приблизительно 10% тепловой энергии полностью уходит в дымоходную трубу, поэтому его и не учитывают.

Однако если сложить конденсационное вторичное тепло и основное от сожженного природного газа, то выйдет как раз более 100% КПД. Никакого мошенничества, просто небольшая хитрость в цифрах.

При расчете КПД по высшей теплоте сгорания у конвекционного котла он будет в районе 83–85%, а у конденсационного – порядка 95–97%

По сути, «неправильный» коэффициент полезного действия выше 100% возникает из-за желания производителей теплогенерирующего оборудования сравнивать сравниваемые показатели.

Просто в конвекционном приборе «водяной пар» вообще ни как не считается, а в конденсационном его учитывать надо. Отсюда и небольшие расхождения с логикой базовой физики, которую преподают в школе.

Плюсы и минусы конденсационного нагревателя

Среди преимуществ конденсационного котла числятся:

1. Сокращение на 60–70% объема вредных выбросов (большая часть углекислоты и азотных оксидов уходит в конденсат).
2. В сравнении с конвекционными моделями экономия до 30% газового топлива на сгенерированный 1 кВт.
3. Меньшие габариты нагревательного оборудования на газу при одинаковой мощности.
4. Низкая температура продуктов горения в дымоходе (всего лишь около 40 0 С).
5. Возможность установки каскада из нескольких котлов.
6. Универсальность (подходит как для радиаторов отопления, так и для «теплых полов»).
7. Наличие умной автоматики и полная автономность работы газового генератора тепла без вмешательства человека.

Каскадная система из двух-трех теплогенераторов позволяет устанавливать котлы малой мощности, которые меньше шумят и вибрируют при работе, нежели более мощные модели.

Это упрощает монтаж всей отопительной системы и позволяет уменьшить габариты домашней котельной. Плюс благодаря возможности более гибкого регулирования процесса генерации тепла повышается общая эффективность применения теплогенерирующего оборудования.

Затраты на конденсационный котел в сравнении с обычным конвекционным отбиваются за 5–6 лет за счет экономии на природном газе

Из минусов конденсационных теплогенераторов следует упомянуть:

1. Высокий ценник на оборудование (в 1,5–2 раза выше, чем у аналогичных по мощности моделей классического конвекционного типа).
2. Проблемы с утилизацией конденсата.
3. Снижение эффективности при использовании котла в высокотемпературных системах обогрева.
4. Энергозависимость – для работы вентилятору, автоматике и циркуляционному насосу требуется электричество.
5. Запрет на использование с антифризами.

Несмотря на значительные первоначальные затраты, конденсационный котел вполне оправдан с экономической точки зрения. В процессе эксплуатации он с лихвой возвращает все потраченные изначально деньги.

В России подобное оборудование пока распространено мало. Газовый котел с рекуперацией еще слишком необычен и мало изучен на нашем рынке. Но интерес к таким теплогенераторам постепенно растет.

Выводы и полезное видео по теме

Как работает конденсационный теплогенератор:

Устройство газовых котлов с рекуперацией водяного пара:

Все преимущества конденсационных котлов:

Если внимательно разобраться, как и по каким принципам работает газовый конденсационный котел, то на первый взгляд «некорректные» 108–110% КПД становятся вполне понятными и оправданными цифрам.

Теплогенератор с рекуперацией отработанных газов действительно более эффективен в сравнении с классической конструкцией. Единственный его серьезный недостаток – конденсат с высокой кислотностью, который надо куда-то утилизировать.

Пишите, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок-форме. Не исключено, что вы владеете информацией, которая сможет пополнить запас сведений, изложенных в статье. Задавайте вопросы, делитесь собственным опытом в выборе и эксплуатации котлов конденсационного типа, размещайте фото по теме статьи.

Конденсационный котел принцип работы

Работа конденсационного котла основана на принципе сжигания топлива и процессах конденсации. При сжигании углеводородов в ходе химической реакции образуется вода и углекислый газ. Жидкость в высокотемпературной среде за малый интервал времени превращается в пар, расходуя тепловую энергию, которую можно вернуть, превратив пар в воду.

Сложность в создании такой системы заключалась в выделении токсичных веществ при сгорании газа, которые создавали химически-активные соединения, вызывающие коррозионные процессы, а также углекислого газа. После разработки нержавеющих сталей, способных эксплуатироваться в такой среде, данные проблемы перестали быть существенными.

Работа конденсационного котла поэтапно выглядит следующим образом:

1. Подаётся в котёл вода.
2. В камеру сгорания подаётся газ, разжигается огонь.
3. В процессе горения выделяется тепловая энергия, передаваемая к теплообменнику газовым способом и нагревающая его и воду, которая в нём циркулирует.
4. Газ с температурой выше точки росы переходит во второй теплообменник, в котором его охлаждает циркулирующая вода с более низкой температурой.
5. При достижении газом температуры точки росы происходит передача высвободившейся тепловой энергии пара к жидкости.

Принцип работы конденсационного котла

Теплообменник конденсационного котла разработан таким образом, чтобы обеспечить максимальную площадь контакта газа и охлаждающей жидкости для повышения эффективности работы. Его конфигурация также оказывает значительное влияние на КПД.

Зависимость объёма конденсированной влаги от режима работа котла следующая: чем ниже температура воды в возвратном контуре, тем выше конденсация. Однако при этом температура должна быть на уровне до +500С. В противном случае конденсационный котёл заработает в режиме обычного газового и таким образом его экономичность снизится до 5%.

Для сравнения: при температуре жидкости +400С в контуре прямой подачи и +300С в обратном, КПД конденсационного котла составит 108%, а при 900С и 750С соответственно – 98%.

При эксплуатации котлов необходимо соблюдать рабочие режимы, а также при выборе подходящей модели следует подбирать его оптимальную мощность нагрева.

Тот факт, что котел замкнутый, делает его также безопасным. Дополнительный корпус отделяет от паров и защищает от отравления угарным газом. Уже сам вид плотно «бронированного» котла позволяет чувствовать себя с ним более уверенно и комфортно

Кроме того, приток воздуха в этом типе котлов является более эффективным, так как он автоматизирован и работе датчику выхлопа не помешает любое, даже случайное вмешательство неосторожного члена семьи.

Особенности и принцип работы

Описываемые устройства способны обеспечивать тепловой энергией вспомогательные ветки – например, «теплый пол». Более того, их эксплуатационный срок вдвое больше, чем у обычных моделей, а конфигурационный и производительный диапазоны в разы шире.

Мощность котлов напрямую зависит от типа установки:

• если прибор напольный, то до 35-ти киловатт;
• если навесной, то до 100 киловатт.

Главным элементом является теплообменник. В традиционных моделях он один, в то время как в конденсационных – два.

Более того, они могут быть:

• совмещенными (на две ступени);
• раздельными.

В данном случае первый теплообменник функционирует таким же образом, как в обычных отопительных приборах. Тепловая энергия, образуемая посредством сжигания газа, нагревает поверхность обменника, проходя через него, и рабочую жидкость, двигающуюся по его внутренним полостям. К слову, температура этого первого теплообменника никогда не падает ниже той самой точки росы. А вот второй теплообменник прогревается теми же газами, но рабочая жидкость, идущая по нему, поступает уже из «обратки».

Принцип работы конденсационного котла

• Вода поступает в устройство, газ начинает подаваться в камеру сгорания. Там он поджигается системой розжига.
• При сгорании топливо образуются продукты горения с высокой температурой. Они проходят через первый теплообменник и нагревают его стенки. А стенки, в свою очередь, отдают тепло циркулирующей по теплообменнику воде.
• Далее эти газы с температурой выше точки росы выходят из теплообменника№1 и попадают в теплообменник №2.
• В теплообменнике №2 с помощью циркулирующей по нему воды из системы отопления газы охлаждаются.
• Когда их температура сравняется с температурой точки росы (при ней и осуществляется возникновение конденсата), то жидкости, которая поступает в оборудование для нагрева, передается высвобожденная энергия водяного пара. А высвободилась она при конденсации.

Каскадная схема монтажа

Если необходимо обогреть помещение большой площади (коттедж, особняк на несколько этажей, производственно помещение) используют каскадную схему монтажа.

Её суть в том, что для обеспечения максимальной эффективности и экономности отопительной системы последовательно подключают несколько котлов низкой мощности.

Такой приём позволяет в несколько раз повысить производительность всей системы или значительно снизить расходы на топливо.

Регулировка всех приборов выполняется при помощи специального устройства, которое подключается ко всем котлам.

Каскад из конденсационных котлов – выгодное решение для больших площадей. Для управления системой подключается оборудование, в которое встроены датчики температуры и регуляторы подачи топлива. Это устройство предупреждает холостую работу котлов, выравнивает мощность, обеспечивая правильное распределение температуры в помещениях.

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 °С и 50 °С – 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 -20 °с , 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 °С и температурой в обратной линии 30 °С , 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.

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 чаще монтируют моделируемые горелки.

Современные проектные решения

Естественно, что применение конденсационных котлов предоставляет дополнительные возможности с точки зрения применяемых конструктивных и теплотехнических решений при проектировании котельных. Однако для реализации этих возможностей необходимо выполнить ряд дополнительных требований.

При этом стоит отметить, что большая часть этих требований позволяет так же увеличить эффективность работы котельных с применением неконденсационных котлов, но именно применение конденсационной техники раскрывает возможности в полной мере. То есть ориентировка на применение современного оборудования позволяет повысить уровень проектных решений в целом. Максимальная эффективность от современных проектных решений является отличным преимуществом конденсационных котлов.

Устройство основных узлов конденсационного котла

С конструкционной точки зрения конденсационный котел не сильно, но все же отличается от обычного газового.

Его основными элементами являются:

• камера сгорания, оснащенная горелкой, системой подачи топлива и вентилятором для нагнетания воздуха;
• теплообменник № 1 (первичный теплообменник);
• камера доохлождения парогазовой смеси до температуры, максимально приближенной к 56-57°C;
• теплообменник № 2 (конденсационный теплообменник);
• резервуар для сбора конденсата;
• дымоход для отведения холодных дымовых газов;
• насос, обеспечивающий циркуляцию воды в системе.

В первичном теплообменнике, сопряженном с камерой сгорания, выделяющиеся газы охлаждаются до температуры, существенно превышающей точку росы (собственно, так и выглядят обычные конвекционные газовые котлы). Затем дымовая смесь принудительно направляется к конденсационному теплообменнику, где происходит ее доохлаждение до температуры ниже точки росы, т. е. ниже 56°C. При этом водяной пар конденсируется на стенках теплообменника, «отдавая последнее». Конденсат собирается в специальном резервуаре, откуда по отводящей трубе стекает в канализацию.

Вода, выполняющая роль теплоносителя, движется в направлении, противоположном движению парогазовой смеси. Холодная вода (обратная вода системы отопления) предварительно подогревается в конденсационном теплообменнике. Затем она поступает в первичный теплообменник, где нагревается до более высокой температуры, заданной пользователем.

Конденсат – увы, не чистая водичка, как полагают многие, а смесь разбавленных неорганических кислот. Концентрация кислот в конденсате невелика, но с учетом того, что температура в системе всегда повышенная, его можно считать агрессивной жидкостью. Именно поэтому при производстве подобных котлов (и в первую очередь конденсационных теплообменников) используют кислотостойкие материалы – нержавеющую сталь или силумин (алюминиево-кремниевый сплав). Теплообменник, как правило, делают литым, поскольку сварные швы являются уязвимым местом – именно там в первую очередь начинается процесс коррозионного разрушения материала.

Конденсироваться пар должен именно на конденсационном теплообменнике. Все, что прошло дальше, в дымоход, с одной стороны, потеряно для отопления, с другой – разрушающе действует на материал дымохода. Именно в силу последней причины дымоход изготавливают из кислотостойкой нержавеющей стали или пластика, а горизонтальным его участкам придают небольшой уклон, чтобы вода, образовавшаяся при конденсации незначительных количеств пара, все же попавших в дымоход, сливалась обратно, в котел

Следует принять во внимание, что дымовые газы, выходящие из конденсатника, сильно охлаждены, и все, что не сконденсировалось в котле, обязательно сконденсируется в дымоходе

В разное время суток от отопительного котла требуется разное количество тепла, регулировать которое можно с помощью горелки.

Горелка у конденсационного котла может быть либо модулируемой, т.е. с возможностью плавного изменения мощности в процессе работы, либо немоделируемой – с фиксированной мощностью.

В последнем случае котел подстраивается под требования хозяина путем изменения частоты включения горелки.

На большинстве современных котлов, предназначенных для отопления частных домов, устанавливают моделируемые горелки.

Конденсационный газовый котёл: особенности и преимущества

Принцип работы конденсационного газового теплогенератора

Прежде чем мы расскажем о нюансах конденсационной технологии, отметим, что энергоэффективный, а значит комфортный и экономичный загородный дом — сбалансированное строение. Это означает, что, помимо замкнутого теплоизоляционного контура, все элементы коттеджа, включая инженерную систему, должны быть оптимально подобраны друг к другу. Поэтому так важно выбрать котёл, который хорошо сочетается с низкотемпературной отопительной системой «теплый пол», а также позволит сократить расходы на покупку энергоносителя в долгосрочной перспективе.

В России, в отличие от европейских стран, конденсационные газовые котлы менее распространены. Помимо экологичности и большего комфорта, данный вид оборудования позволяет уменьшить затраты на отопление, т.к. такие котлы работают на 15-20% экономичнее обычных.

Если посмотреть технические характеристики конденсационных газовых котлов, то можно обратить внимание на КПД оборудования — 108-110%. Это противоречит закону сохранения энергии. В то время как, указывая КПД обычного конвекционного котла, производители пишут, что оно составляет 92-95%. Возникают вопросы: откуда появляются эти цифры, и почему конденсационный газовый котёл работает эффективнее традиционного?

Дело в том, что такой результат получается благодаря методике теплотехнического расчёта, применяемой для обычных газовых котлов, не учитывающей один важный момент испарение/конденсацию. Как известно, при сгорании топлива, например, магистрального газа (метана CH4), выделяется тепловая энергия, а также образуется углекислый газ (CO2), вода (H2O) в виде пара и ряд других химических элементов.

В обычном котле температура дымовых газов после прохождения через теплообменник может доходить до 175-200 °C.

И водяной пар в конвекционном (обычном) теплогенераторе фактически «вылетает в трубу», унося с собой в атмосферу часть теплоты (выработанной энергии). Причём величина этой «потерянной» энергии может доходить до 11%.

Чтобы повысить эффективность работы котла, надо задействовать это тепло до того, как оно уйдёт, и передать его энергию через специальный теплообменник теплоносителю. Для этого нужно охладить дымовые газы до температуры т.н. «точки росы» (около 55 °C), при которой происходит конденсация паров воды с выделением полезной теплоты. Т.е. — задействовать энергию фазового перехода для максимального использования теплотворной способности топлива.

Возвращаемся к методике расчёта. Топливо имеет низшую и высшую теплотворную способность.

• Высшая теплотворная способность топлива — это количество теплоты, выделившейся при его сгорании с учётом энергии водяного пара, содержащегося в дымовых газах.
• Низшая теплотворная способность топлива — это количество выделившейся теплоты без учёта энергии, скрытой в водяном паре.

КПД котла выражается в количестве тепловой энергии, полученной при сгорании топлива и переданной теплоносителю. Причём, указывая КПД теплогенератора, производители могут по умолчанию рассчитать его по методике с применением низшей теплотворной способности топлива. Получается, что реальный коэффициент полезного действия конвекционного теплогенератора на самом деле составляет около 82-85%, а конденсационного (помним об 11% дополнительной теплоты сгорания, которые он может «забрать» из водяного пара) – 93 – 97%.

Отсюда и появляются цифры КПД конденсационного котла, превышающие 100%. Благодаря высокому КПД такой теплогенератор расходует меньше газа, чем обычный котёл.

Максимальную эффективность конденсационные котлы обеспечивают, если температура обратной линии теплоносителя меньше 55 °C, а это низкотемпературные системы отопления «тёплый пол», «тёплые стены» или системы с увеличенным количеством секций радиаторов. В обычных высокотемпературных системах котёл будет работать в конденсационном режиме. Только в сильные морозы нам придётся поддерживать высокую температуру теплоносителя, в остальное время, при погодозависимом регулировании, температура теплоносителя будет ниже, и за счёт этого в год мы сэкономим 5-7%.

Максимально возможная (теоретическая) экономия энергии при использовании теплоты конденсации составляет:

• при сгорании природного газа – 11%;
• при сгорании сжиженного газа (пропан-бутан) – 9%;
• при сгорании дизельного топлива (солярки) – 6%.

Преимущества использования конденсационного газового котла

Итак, мы разобрались с теоретической частью. Теперь расскажем, как особенности конструкции конденсационного котла влияют на эффективность его работы и долговечность. На первый взгляд кажется, что использовать дополнительную энергию водяного пара, скрытую в дымовых газах, можно и в обычном котле, специально «загнав» его в низкотемпературный режим работы. Например, подключив котёл (это неправильно) напрямую к системе теплого пола или значительно понизив температуру теплоносителя, циркулирующего в радиаторной системе отопления. Но, выше мы уже писали, что при сгорании магистрального газа образуется целый «букет» химических элементов. В водяном паре содержатся: углекислый и угарный газы, окислы азота, а также примеси серы. При конденсации и переходе пара из газообразного в жидкое состояние эти примеси оказываются в воде (конденсате) и на выходе получается слабый кислотный раствор.

Теплообменник обычного котла не выдержит длительной работы в агрессивной химической среде, со временем он проржавеет и выйдет из строя. Теплообменник конденсационного котла сделан из материалов, отличающихся коррозионной стойкостью и устойчивостью к кислотным средам. Наиболее стойким материалом является нержавеющая сталь.

При изготовлении конденсационного котла используются только долговечные и износостойкие материалы. Это увеличивает срок службы и надёжность работы этого оборудования, также уменьшаются затраты на сервисное обслуживание.

Кроме этого, повышенные требования предъявляются и к другим конструкционным элементам конденсационного теплогенератора, т.к. требуется охладить дымовые газы до нужной температуры. Для этого котёл оснащается наддувной горелкой с высокой степенью модуляции. Такая горелка работает в широком диапазоне мощностей, что позволяет оптимальным образом регулировать нагрев воды. Также конденсационные котлы оснащаются автоматикой, обеспечивающей точное поддержание режима горения, температуры отходящих газов и воды в обратной линии. Для чего ставятся циркуляционные насосы, плавно изменяющие силу напора протока теплоносителя, а не как простые 2-х и 3-х скоростные. С обычным насосом теплоноситель проходит через котёл с постоянной скоростью. Это приводит к росту температуры в «обратке», повышению температуры дымовых газов выше точки росы, а следовательно, снижению эффективности работы оборудования. Также возможен перегрев системы отопления (тёплого пола) и уменьшение теплового комфорта.

Важный нюанс : горелка обычного котла не может работать на мощности ниже 1/3 от максимальной (номинальной) мощности теплогенератора. Горелка конденсационного котла может работать на мощности, составляющей 1/10 (10%) от максимальной (номинальной) мощности теплогенератора.

Рассмотрим следующую ситуацию: начался отопительный сезон, температура на улице -15 °C. Мощность обычного котла, установленного в доме – 25 кВт. Минимальная мощность (1/3 от максимальной), на которой он может работать – 7.5 кВт. Предположим, что теплопотери здания составляют 15 кВт. Т.е. котёл, непрерывно работая, компенсирует эти теплопотери, плюс остаётся запас по мощности. Через несколько дней случилась оттепель, что, согласитесь, часто случается за зиму. В итоге уличная температура теперь около 0 °C или чуть ниже. Теплопотери здания, из-за повышения температуры на улице, сократились и теперь составляют примерно 5 кВт. Что произойдёт в этом случае?

Обычный котёл не сможет, работая в непрерывном режиме , выдавать необходимые для компенсации теплопотерь 5 кВт мощности. В результате он перейдёт в так называемый цикличный режим функционирования. Т.е. будет постоянно включать и отключать горелку, либо будет перегреваться система отопления.

Такой режим неблагоприятен для работы оборудования и приводит к его ускоренному износу.

Конденсационный котёл, при той же мощности и в аналогичной ситуации, в непрерывном режиме работы спокойно выдаст 2.5 кВт мощности (10% от 25 кВт)¸ что напрямую влияет на срок службы теплогенератора и уровень комфорта в загородном доме.

Конденсационный котёл, дополненный погодозависимой автоматикой, гибко подстраивается под изменения температурного режима в течение всего отопительного сезона.

Современная автоматика позволяет значительно упростить процесс управления котлом, в том числе и дистанционно, с помощью специального мобильного приложения для смартфонов, что повышает удобство пользования оборудованием.

Добавим, что отопительный сезон в России, в зависимости от региона, в среднем составляет 6-7 месяцев, начинаясь осенью, когда на улице ещё не очень холодно, и длится до весны.

Примерно 60% этого времени среднесуточные температуры на улице держатся в районе 0 °С.

Получается, что максимальная мощность котла может потребоваться только в относительно короткий период времени (декабрь, январь), когда установились настоящие морозы.

В другие месяцы от котла не требуется выход на максимальный режим работы и повышенная теплоотдача. Следовательно, конденсационный котёл, в отличие от обычного, будет эффективно работать и при температурных перепадах, и при небольшом морозе. При этом снизится потребление газа, что в тандеме с низкотемпературной системой отопления (теплым полом) уменьшит затраты на покупку энергоносителя.

Даже при использовании конденсационного котла вместе с высокотемпературным радиаторным отоплением это оборудование работает эффективнее традиционного на 5-7%.

Помимо экономичности, важным преимуществом конденсационных котлов является возможность получения большой мощности при компактных размерах оборудования. Конденсационный газовый котёл в настенном исполнении особенно актуален для небольших котельных.

Кроме этого, конденсационный котёл имеет турбированную горелку, что позволяет отказаться от стандартного дорогостоящего дымохода и просто вывести коаксиальную дымоходную трубу через отверстие в стене. Это упрощает монтаж оборудования или установку нового конденсационного котла взамен старого – обычного, при реновации существующей системы отопления.

Особенности эксплуатации конденсационного газового котла

Частые вопросы потребителей: что делать с конденсатом, получаемым в процессе эксплуатации котла, насколько он вреден, и как его утилизировать.

Количество конденсата можно рассчитать так: на 1 кВт*ч приходится 0,14 кг. Следовательно, конденсационный газовый котёл мощностью в 24 кВт при работе на 12 кВт мощности (т.к. большую часть отопительного периода котел работает с модуляцией, а средняя нагрузка на него, в зависимости от условий, может составлять ниже 25%) в достаточно холодный день вырабатывает 40 литров конденсата при низкотемпературном режиме.

Конденсат можно слить в центральную канализацию, при условии, что его разбавили в пропорции 10 или лучше 25 к 1. Если дом оборудован септиком или локальной очистной станцией, требуется нейтрализация конденсата.Сергей Бугаев

Нейтрализатор представляет из себя ёмкость, заполненную мраморной крошкой. Вес наполнителя – от 5 до 40 кг. Менять её надо вручную в среднем раз в 1-2 месяца. Конденсат, обычно пройдя через нейтрализатор, самотёком попадает в канализацию.

Подведение итогов

Настенный конденсационный газовый котёл — это современное оборудование, отличающееся надёжностью, экономичностью и эффективностью работы. Также сокращаются выбросы вредных веществ в атмосферу, что особенно актуально при ужесточении норм по экологичности. Кроме этого, установка данного типа теплогенератора, за счёт уменьшения расхода газа, позволит уменьшить затраты на отопление в долгосрочной перспективе и повысить уровень комфорта в загородном доме.

Обсудить статью и прочитать другие материалы посвященные загородной жизни вы можете на портале FORUMHOUSE.

Подписывайтесь на канал и ставьте “лайк” чтобы не пропустить следующую публикацию!

Конденсационные газовые котлы: принцип работы, плюсы и минусы

Конденсационный газовый котел – что это и как он работает? О всех плюсах и минусах данного оборудования расскажем в статье.

Газовый котел — довольно распространенный элемент системы отопления как квартиры, так и частного дома. От его эффективности и надежности зависит качественный обогрев жилья. Конденсационный агрегат — относительно новый тип теплогенератора, который не только имеет высокий КПД, но и позволяет уменьшить расход газа. О всех плюсах и минусах данного оборудования расскажем в этой статье.

Устройство и принцип работы

Визуально конденсационный газовый котел ничем не отличается от конвекционного. Однако его устройство намного сложнее обычного газотопливного агрегата.

Основные элементы конструкции:

Принцип работы такого оборудования заключается в использовании аккумулирующего тепла, выделяемого в процессе конденсата. Чтобы использовать дополнительную тепловую энергию в конденсационном котле предусмотрен вторичный теплообменник, который «забирает» тепло водяного пара.

Для получения максимального количества влаги от отходящих газов конденсационный котел должен работать в низкотемпературном режиме, т.е.:

• Газовая горелка нагревает теплоноситель до заданной температуры.
• Отходящие газы сгорания переходят во второй теплообменник, где охлаждаются при помощи остывшей воды из отводящего трубопровода.
• При остывании до «точки росы» (50-53°) образуется конденсат, который оседает на вторичном теплообменнике и отдает дополнительную тепловую энергию теплоносителю.
• Остатки конденсата стекают в специальный резервуар.

Конденсат — это не просто вода, а жидкость с высоким содержанием химических кислот. Чтобы минимизировать образование коррозии, в оборудовании чаще все устанавливаются литые теплообменники из нержавеющей стали или силумина.

Плюсы конденсационного агрегата

Экономия газа. Модулирующая горелка и встроенная автоматика позволяют рациональнее использовать газовое топливо, за счет оптимального соотношения кислорода и газа в устройстве. Это позволяет снизить расход газового топлива до 15-20%.

Высокая производительность. За счет использования дополнительной тепловой энергии коэффициент полезного действия таких агрегатов превышает 100%.

Безопасность. Все агрегаты имеют закрытую камеру сгорания, что безопасно для человека. А конденсационный принцип работы сокращает выброс вредных веществ в атмосферу, т.к. большинство кислот оседает в конденсате.

Универсальность. Оборудование разработано для работы в низкотемпературном режиме, что позволяет установить его с системой водяного теплого пола. При радиаторном отоплении агрегат будет работать как обычный конвекционный аналог. Отличается высокой эффективностью работы в комбинированной отопительной системе.

Увеличенный срок службы. Снижение нагрузки на основные узлы прибора увеличивает срок эксплуатации агрегата минимум до 15 лет.

Почему КПД выше 100%?

Известно из закона физики о сохранении и преобразованию энергии, что коэффициент полезного действия не может превышать показателя 100%. Тогда откуда берутся 102, 106 или даже 110%?

Данный показатель сравнивается с КПД классического газового оборудования. К примеру:

В конвекционной модели в зависимости от производителя и мощности оборудования от 4 до 10% тепловой энергии «улетает в трубу»: одноступенчатый нагрев жидкости в контуре отопления предполагает нагревание теплоносителя в одном теплообменнике агрегата, при этом часть тепла выходит вместе с продуктами сгорания через дымоход. Поэтому средний показатель КПД обычного газового теплогенератора находится в пределах 90-96%.

В конденсационном котле за счет двухступенчатого нагрева теплоносителя вторичный теплообменник собирает остатки тепла, аккумулирующегося в паре. Поэтому показатели полезного действия агрегата складывают как: стандартные 90-96% (при обычной генерации тепла) + 10% (вторичное тепло, полученное от образования конденсата). Вот и получаем заветные 102-110%.

Недостатки

Высокая стоимость. Конденсационный газовый котел за частую стоит в полтора-два раза дороже классических моделей. Даже самые бюджетные агрегаты на порядок выше по цене своих конвекционных аналогов.

Отвод конденсата. Не допускается слив кислоты в септик или грунт. Агрессивные жидкости необходимо разбавлять в пропорции 10:1, а лучше 25 к 1, или использовать специальные нейтрализаторы.

Снижение эффективности при использовании агрегата в высокотемпературных системах. Высокий КПД оборудования достигается только благодаря выработке конденсата. Однако для его образования необходимо, чтобы температура воды в обратке не превышала отметки 20-30°С. Это достигается только при напольном обогреве либо в комбинированной системе отопления.

Требования к дымоходу

В устройствах закрытого типа забор воздуха и отвод продуктов сгорания выполняется принудительно с помощью турбины (вентилятора). Для нормальной циркуляции воздуха используется коаксиальный дымоход. Устанавливать такую систему дымоудаления нужно под определенным углом, чтобы образующиеся осадки конденсата не попадали обратно в котел.

Так как температура отводящих газов у конденсационных котлов значительно ниже чем у конвекционных, установку оборудования стоит предусмотреть в таком месте, где труба дымохода не будет подвергаться обледенению.

Вывод

Максимальная эффективность конденсационного газового котла достигается при правильной эксплуатации агрегата. Важно соблюдать технические требования при установке и монтаже.

В долгосрочной перспективе такое оборудование позволяет уменьшить затраты на газовое топливо и сэкономить на отоплении.

Конденсационные котлы: принцип работы, виды, плюсы и минусы оборудования

Производители и продавцы уверяют, что конденсационные газовые котлы благодаря особому принципу действия имеют фантастический КПД (коэффициент полезного действия) — до 110%. Для потребителя же важны не столько цифры, сколько реальные характеристики оборудования — эффективность, экономичность, надежность. Мы постарались разобраться в плюсах и минусах конденсационных котлов, изучив принцип их работы, разновидности и стоимость.

Принцип работы конденсационных котлов

Природный газ — самое дешевое и эффективное топливо, к тому же его сжигание почти не причиняет вреда окружающей среде. Неудивительно, что газовые котлы стали наиболее востребованными среди подобного класса приборов. Но оборудование традиционных типов уже перестает полностью устраивать потребителя. Пользователям индивидуальных систем отопления нужны еще более высокие показатели эффективности. Ответом на этот вызов стали конденсационные газовые котлы.

Конструкция и принцип работы конденсационных котлов позволяют извлекать максимум энергии из процесса горения топлива. Чтобы понять, за счет чего это достигается, разберемся в отличиях этого типа оборудования от традиционных отопительных агрегатов, работающих на природном газе.

Обычный газовый котел работает по следующему принципу. Горелка подготавливает газовоздушную смесь и подает ее в камеру сгорания. Тепло, выделяющееся при сжигании топлива, сообщается теплообменнику, в котором циркулирует теплоноситель (обычно вода). Последний нагревается и, циркулируя по трубам системы, передает тепло воздуху отапливаемых помещений.

В процессе такого горения образуются топочные газы, которые через дымоход выбрасываются в атмосферу. Первоначально они имеют температуру около 200°С. Постепенно отдавая энергию теплообменнику, дымовые газы охлаждаются до 140° С. Дальнейшее снижение температуры может привести к возникновению таких серьезных проблем, как плохая тяга в дымоходе, образование конденсата на его стенках.

Получается, что огромное количество тепловой энергии в буквальном смысле вылетает в трубу. А между тем содержащееся в отходящих водяных парах тепло можно использовать. Именно эту возможность реализовали разработчики конструкции конденсационного котла.

В состав агрегатов такого типа входит дополнительный теплообменник. Именно в нем происходит отбор тепла из отходящих продуктов горения. В камере конденсационного теплообменника водяной пар охлаждается и преобразуется в жидкость. Полученная энергия используется для нагрева теплоносителя. В результате КПД котла возрастает.

Конденсационный теплообменник устроен сложно. Чтобы пар перешел в жидкое состояние, он должен достичь определенной температуры (так называемая точка росы). Для обеспечения таких условий приходится прибегать к различным инженерным решениям. Так, конденсационный теплообменник подсоединяется к обратному трубопроводу контура отопления. Температура воды в нем достаточно низка, чтобы охладить пар до точки росы. При этом она не должна превышать 50°С, иначе конденсации не произойдет [1] . Известно, что чем ниже температура воды в контуре отопления (и, соответственно, в обратной линии), тем эффективнее конденсация и тем выше КПД котла.

Это интересно
Хотя идея конденсационного котла возникла несколько десятилетий тому назад, реализовать ее смогли лишь недавно. Конденсат — агрессивная среда, и контакт с ним быстро приводит к разрушению металла. Создание долговечного и надежного теплообменника стало возможным благодаря применению современных материалов с повышенной коррозионной стойкостью. Обычно это высококачественная нержавеющая сталь или силумин.

Что же касается обещанного КПД 110%, то это условное значение. Как известно из курса физики, при любой работе теряется определенное количество энергии. Например, при сжигании топлива в обычном газовом котле около 6% уходит в атмосферу с дымовыми газами и еще 1% — с тепловым излучением. Таким образом, на долю полезной энергии приходится в лучшем случае 93%.

Почти тот же процесс имеет место в конденсационных котлах. Разница в том, что при преобразовании пара в жидкость образуется дополнительное тепло — около 10%. Прибавив это количество к условным 100% (энергия от сжигания топлива без учета потерь), как раз и получается 110-процентный КПД. Разумеется, это не совсем правильно с точки зрения науки, ведь при таком подсчете не учитываются потери тепла. Но как бы то ни было, КПД конденсационного котла примерно на 15% выше, чем у традиционного [2] . При одинаковом расходе газа экономия очевидна.

Виды конденсационных котлов: какой лучше?

Котлы отопления принято классифицировать по типу установки (напольные и настенные) и количеству нагревательных контуров. Рассмотрим основные виды оборудования.

Настенные и напольные конденсационные котлы

Настенные и напольные котлы отличаются не только способом установки, но и мощностью, размерами, схемой обвязки, особенностями монтажа. Выбор того или иного варианта определяется прежде всего назначением.

• Настенный конденсационный котелимеет примерные габариты 800×500×400 мм и весит не более 50 кг [3] . При этом все дополнительное оборудование (циркуляционный насос, расширительный бак, измерительные приборы и т.д.) часто входит в состав агрегата. Это позволяет сэкономить еще больше места при установке, а кроме того, упрощает монтаж. Настенные котлы выпускаются как с одним, так и с двумя контурами (об этом ниже).
• Конденсационные напольные котлыотличаются большими размерами и весом. Они занимают много места еще и за счет обвязки. Насос и прочее оборудование, входящее в состав системы отопления, обычно монтируется отдельно. Поэтому для установки напольного котла, как правило, требуется отдельное помещение.
  Преимущество котлов напольной установки — простота конструкции. В то же время они сложнее в монтаже. Напольные котлы в основном производятся с одним нагревательным контуром, то есть предназначены только для отопления.

Главный критерий отличия двух описанных типов устройств — это мощность. У настенных котлов она меньше и не превышает 120 кВт. Такие устройства используются в квартирах, частных жилых домах, коттеджах, офисных помещениях. У напольных котлов показатель мощности может достигать 1000 кВт. Их применяют для отопления крупных промышленных и коммерческих объектов.

Важно отметить, что благодаря высокому КПД настенные конденсационные котлы гораздо мощнее обычных. Поэтому, например, когда предстоит отапливать дом большой площади, в ряде случаев имеет смысл выбрать «настенник» конденсационного типа вместо громоздкого напольного агрегата с традиционным принципом работы. Это поможет сэкономить место, упростить монтаж и снизить расходы на топливо.

Одноконтурные и двухконтурные конденсационные котлы

Конденсационный одноконтурный газовый котел служит только для отопления, тогда как устройство с двумя нагревательными контурами обеспечивает еще и приготовление горячей воды для бытовых целей.

На первый взгляд преимущество двухконтурных моделей очевидно, но в реальности все не так однозначно. Разберемся в плюсах и минусах каждого варианта.

• Двухконтурный котелимеет второй теплообменник, предназначенный специально для обеспечения горячего водоснабжения. Кроме того, он оснащен клапаном, который регулирует направление подачи теплоносителя. В зависимости от положения этого клапана горячая вода поступает либо в трубы отопления, либо в систему ГВС.
  Казалось бы, все очень просто и удобно. Но здесь есть важный нюанс. Большинство моделей двухконтурных котлов настроены на приоритет ГВС. Другими словами, при открытии крана горячей воды теплоноситель автоматически прекращает поступать в систему отопления. Либо вы обогреваете дом, либо принимаете душ, моете посуду и т.п.
  Кроме того, двухконтурные котлы имеют низкую производительность по ГВС. Ее может оказаться недостаточно, если предполагается использовать несколько точек водоразбора одновременно. По мере расхода вода будет охлаждаться, что нельзя назвать удобным.
• Что касается одноконтурных котловконденсационного типа, то они также могут производить воду для ГВС при наличии бойлера косвенного нагрева. Возможность его подключения предусмотрена в большинстве современных агрегатов. Бойлер косвенного нагрева — это накопительный резервуар, объем которого подбирается с учетом потребностей в ГВС. Благодаря встроенной автоматике он поддерживает постоянную температуру воды на заданном уровне. Это значит, что пользоваться горячей водой можно без ограничений. При этом система отопления также будет функционировать.

Но все же какой конденсационный газовый котел лучше — одноконтурный или двухконтурный? Ответ на этот вопрос зависит от индивидуальных требований к системам отопления и горячего водоснабжения. Если потребность в ГВС небольшая, удобным, компактным и экономичным решением станет двухконтурный агрегат. Если же имеется необходимость в регулярном приготовлении значительных объемов горячей воды, целесообразно установить одноконтурник с отдельным бойлером.

Плюсы и минусы конденсационных газовых котлов

Чтобы решить, имеет ли смысл покупка котла, нужно объективно оценить все преимущества и недостатки устройств этого типа.

Итак, основные плюсы конденсационных котлов:

• Экономичный расход газа. За счет утилизации энергии, вырабатываемой при конденсации паров, достигается более высокий КПД, чем в котлах обычного типа. За счет этого на отопление той же площади расходуется меньшее количество газа.
• Экологичность. Благодаря особому принципу работы газ в конденсационных котлах сгорает почти полностью. В результате уменьшаются выбросы углекислоты, соединений азота и серы в атмосферу. В обычных газовых, а тем более жидкотопливных (дизельных, мазутных) и твердотопливных (дровяных, угольных) котлах пары, содержащие вредные вещества, рассеиваются в воздухе. В устройствах конденсационного типа кислоты, входящие в состав конденсата, успешно нейтрализуются с помощью специальных приспособлений. А если мощность котла не превышает 150 кВт, допустимо просто сливать жидкость в канализацию: это не причинит вреда окружающей среде [4] .

На заметку
В конденсационных котлах используются модулируемые газогорелочные устройства последнего поколения, управляемые «умной» автоматикой. Они смешивают газ и воздух в соотношении, оптимальном для данного режима горения. Благодаря этому происходит практически полное сжигание топлива, а значит — экономится газ и снижаются вредные выбросы.

• Бесшумная работа. Уровень шума и вибрации при эксплуатации конденсационного котла значительно ниже, чем у традиционного газового.
• Экономия при монтаже системы дымоудаления. Температура отходящих газов в конденсационных котлах достаточно низкая, что в совокупности с закрытой камерой сгорания позволяет без проблем устанавливать пластиковые дымоходы коаксиального типа. Их монтаж проще и дешевле: продукты сгорания выводятся на улицу через стену.
• Длительный срок службы.

Это главные преимущества рассматриваемого типа отопительных агрегатов. Но даже такая высокотехнологичная инженерная система не обходится без недостатков — или, точнее, особенностей. Условные минусы конденсационных котлов:

• Более высокая цена по сравнению с конвекционными газовыми котлами. Она объясняется сложностью конструкции и использованием дорогостоящих материалов. Но если рассматривать цену конденсационного котла в долгосрочной перспективе, с учетом экономии топлива, которая по разным данным составляет от 20 до 35% за сезон [5] , а также долгого срока службы, можно сделать вывод о быстрой окупаемости оборудования.
• Достижение максимального КПД только в низкотемпературных системах отопления. Чтобы процесс конденсации протекал со всей возможной эффективностью, температура обратной линии должна быть не выше 30°С. Купить конденсационный газовый котел целесообразно, например, в том случае, если планируется монтаж «теплых полов».

В заключение приведем таблицу сравнения конденсационных котлов с отопительными приборами других типов по важнейшим параметрам.

Тип котла/ характеристика	Конденсационные	Традиционные газовые	Жидкотопливные	Твердотопливные	Электрические
Цена оборудования	Высокая	Достаточно высокая	Достаточно высокая	Низкая	Низкая
Стоимость эксплуатации	Очень низкая	Низкая	Высокая	Достаточно высокая	Очень высокая
Удобство применения	Очень удобны	Очень удобны	Не очень удобны, сложны в эксплуатации	Неудобны, отсутствует автоматика	Удобны
Надежность	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Низкая (выход СО из строя при перебоях с электричеством)
Уровень вредных выбросов в атмосферу	Очень низкий	Низкий	Высокий	Достаточно высокий	Отсутствуют

Цены на оборудование

Конденсационный котел стоит в среднем на 30% дороже, чем обычный. Но диапазон цен очень широк. На конечную стоимость влияет много факторов. Среди них:

• мощность;
• количество контуров отопления;
• тип установки (напольный или настенный);
• имя производителя.

Можно выделить три ценовых сегмента конденсационных газовых котлов: эконом, средний и премиум.

В экономклассе лидирует по продажам продукция корейских производителей. Эти устройства просты по функционалу, имеют минимум дополнительных возможностей, но за счет этого они проще в управлении. Примерная цена конденсационного газового котла экономкласса —
40 000–70 000 рублей.

В среднем сегменте первенство принадлежит брендам Protherm (Словакия), Baxi (Италия). Производители предлагают широкую линейку конденсационных котлов различного типа и мощности примерной стоимостью от 50 000 до 100 000 рублей.

В премиум-классе представлены немецкие бренды Vaillant, Viesmann, Buderus. Это настоящая умная техника для людей с высокими требованиями к комфорту и надежности. Такие котлы оснащены сложной автоматикой, которая регулирует процесс горения топлива в зависимости от температуры воздуха в помещении и за окном, позволяет программировать устройство на заданные режимы, управлять отопительным агрегатом с мобильных устройств. Стоимость оборудования класса премиум — от 100 000 рублей и выше.

Конденсационный котел за счет особого принципа работы имеет значительно более высокий коэффициент полезного действия, чем обычный газовый. При эксплуатации в режиме максимальной эффективности он позволяет экономить на топливе до 30% в год. Но для того чтобы извлечь из оборудования наивысший процент КПД, котел нужно использовать в низкотемпературной системе.

• 1,2 http://1poteply.ru/kotly/kondensacionnyj-princip-raboty.html
• 3 http://mingas.ru/2010/11/sravnenie-napolnyx-i-nastennyx-gazovyx-kotlov-dlya-doma/
• 4 http://master-otoplenie.ru/otoplenie/49-stoit-li-pokupat-kondensacionnyy-kotel.html
• 5 http://79w.ru/otoplenie/kotly/kondensacionnyj-kotel-dlya-otopleniya-chastnogo-doma

Каадзе Анастасия Геннадьевна Ответственный редактор

Чтобы котел служил как можно дольше, не забывайте ухаживать за ним: вовремя производить очистку сборного лотка и отводного сифона для конденсата. В современных устройствах поверхность теплообменника обычно покрыта специальным составом, который препятствует быстрому загрязнению. Однако примерно раз в два года нужно очищать теплообменник с помощью специальных средств.

Лучшие обратные клапаны: как выбрать? Изучаем вопрос

Котлы отопления для частного дома: какие они бывают?

Дымоходы для котлов: какой тип выбрать для дома

© 2023 АО «Аргументы и Факты» Генеральный директор Руслан Новиков. Главный редактор еженедельника «Аргументы и Факты» Игорь Черняк. Директор по развитию цифрового направления и новым медиа АиФ.ru Денис Халаимов. Шеф-редактор сайта АиФ.ru Владимир Шушкин.

СМИ «aif.ru» зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (РОСКОМНАДЗОР), регистрационный номер Эл № ФС 77-78200 от 06 апреля 2020 г. Учредитель: АО «Аргументы и факты». Интернет-сайт «aif.ru» функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Шеф-редактор сайта: Шушкин В.С. e-mail: karaul@aif.ru, тел. 8 495 783 83 57. 16+

Все права защищены. Копирование и использование полных материалов запрещено, частичное цитирование возможно только при условии гиперссылки на сайт aif.ru.