Особенности конденсационных котлов. Изучаем газовый конденсационный котел — принцип работы и устройство

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

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

Конденсационный котел

Принципы горения и конденсации

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

Как работают конденсационные котлы

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

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

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

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

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

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

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

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

Достоинства и недостатки конденсационных котлов

Настенный отопительный котел

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

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

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

Преимуществами конденсационных котлов можно назвать:

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

Каскад конденсационных котлов

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

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

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

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

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

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

Применение

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

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

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

Основные отличия конструкции конденсационных котлов от обычных

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

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

Устройство конденсационного котла

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

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

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

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

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

Принцип работы газового котла

То, что система отопления, работающая на природном газе, является самым экономичным и эффективным способом обогрева помещений, знают многие. Но вот что странно - вроде бы использование газа сегодня устраивает всех, но высокие и жесткие требования расхода энергоносителей ставят определенные ограничения. Поэтому на рынке теплотехнического оборудования конденсационные котлы занимают особое место. Кстати, в некоторых европейских странах законом запрещено использовать другие виды нагревательных газовых приборов, кроме конденсационных. Попробуем разобраться с газовыми конденсационными котлами, принципом их работы, достоинствами и недостатками.

Принцип работы

В первую очередь нас будет интересовать принцип работы этого вида котлов. Чтобы показать, чем он отличается от обычных агрегатов, надо разобраться с особенностями функционирования последних.

Что в них происходит?

Газ в качестве топлива через горелку подается в камеру сгорания, где и сжигается. При этом выделенная тепловая энергия нагревает металлический теплообменник, в котором движется теплоноситель.
Отдавая часть тепловой энергии, топочные газы проходят в дымоход и выводятся через него на улицу.

Казалось бы, что может быть проще. Но тут есть один очень важный нюанс. Для того чтобы тяга в дымоходе была соответствующей, и в нем не образовывался и не скапливался конденсат, необходимо, чтобы температура топочных газов с 200С падала до 140С. То есть должна происходить интенсивная отдача тепловой энергии теплообменнику. Но учитывайте тот факт, что температура отводящих газов не должна быть ниже данного уровня.

По сути, температура 140С - это достаточно серьезный потенциал, который попросту улетучивается в атмосферу. Заключенная в отводящих газах тепловая энергия не расходуется по прямому назначению. Тем более что внутри топочных газов всегда присутствуют влажные пары воздуха, которые также обладают определенным температурным потенциалом. Вот почему были изобретены конденсационные котлы, в которых все эти нюансы были собраны и использованы.

Внутри газового конденсационного котла собирается влага, которая при конденсации отдает часть энергии, используемой для нагрева дополнительного теплообменника.

Устройство

Итак, понятно, что в конструкции конденсационного газового котла два теплообменника. Первый работает по стандартному принципу, то есть обогревается за счет сгораемого топлива. Именно на нем и происходит основной отбор тепловой энергии. Второй, который носит название конденсационного, отбирает вторичную энергию конденсируемых влажных паров воздуха.

Конструкция конденсационного теплообменника достаточно сложна. Ведь температура отходящих газов и конденсата не очень большая, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы как можно больше отобрать тепла.

Есть несколько технических решений, которые помогают добиться желаемого результата:

Увеличение площади отбора температуры. Для этого к теплообменнику привариваются ребра в виде спиралей.
Используются внутренние полости с разным сечением. Это позволяет интенсивно отбирать тепловую энергию за счет уменьшения объема проходимого потока теплоносителя.
Устанавливается вторичный теплообменник на обратный контур отопительной системы. Таким образом достигается быстрая конденсация влажных паров отводящих газов за счет снижения точки росы. Получается, что в нагревательный газовый котел теплоноситель поступает уже подогретым. А это влияет на уменьшение расхода топлива и эффективность работы самого агрегата.

Если рассматривать принцип работы агрегата данного вида с позиции традиционного котла, то в нем происходит своеобразная рекуперация, которая обычно используется в системах кондиционирования зданий.

Хотелось бы добавить, что в конструкцию конденсационного газового котла производители устанавливают только высокотехнологичные горелки, с помощью которых достигается оптимальное смешивание магистрального газа и воздуха. Это опять-таки повышает эффективность работы газового аппарата.

Плюсы конденсационного агрегата

Настенный газовый конденсационный котел Buderus

К чему все это приводит, если сравнивать традиционные и конденсационные газовые котлы?

Экономичность потребления топлива газового конденсационного котла на 20% выше, чем традиционного.
Выброс угарных газов и других продуктов сгорания меньше практически на 70%.

Вот, что удивительно. Принцип работы котла и его устройство были изобретены около столетия назад. Но только сейчас его использование стало возможным. Дело в том, что металлические узлы и конструкции прибора не могли долго выдерживать серьезные нагрузки, связанные с процессом конденсации влажных паров и высокой температурой.

В настоящее время эти проблемы решены за счет использования в котлах коррозионостойких материалов. Ведь образующийся конденсат является химически активным веществом, который за короткий срок действия выводит из строя любые прочные материалы. Поэтому в котлах данной модели применяются или нержавейка, или силумин - сплав из алюминия и кремния.

Если говорить о внешнем отличии двух моделей, то неопытному человеку сделать это будет сложно. Но конденсационные газовые котлы - это настенные агрегаты с закрытой камерой сгорания. Кто имеет представление, о чем идет речь, поймет, сколько достоинств добавляется только за счет этих двух показателей.

Реальное положение вещей

Устройство котла

Итак, конденсационные газовые котлы экономичнее - здесь спору нет. Но за эту экономию все равно придется заплатить хотя бы один раз. Эти модели раза в полтора дороже традиционных. Это первое.

Второе. Хотелось бы обратить ваше внимание на некоторые позиции, которые на первый взгляд в глаза не бросаются. И даже некоторые специалисты не всегда обращают на них внимание. К примеру, конденсационный котел - это настенный вариант - по показателю мощности находится в диапазоне 20–110 кВт. Традиционные агрегаты настенного типа имеют более скромные показатели - максимум до 36 кВт.

Вы можете себе представить, что небольших размеров конденсационный аппарат двухконтурного типа способен обеспечить теплом и горячей водой для хозяйственных нужд большой частный дом? К примеру, общей площадью 800 м². Если использовать традиционный отопительный агрегат, то только напольного типа.

Уже исходя из этого можно сопоставить стоимость двух моделей. Она практически выравнивается. Но плюсов у конденсационных моделей гораздо больше:

Экономия топлива.
Уменьшение вредных выбросов в атмосферу.
Эффективность работы оборудования.
К тому же под них нет необходимости выделять отдельное помещение для организации котельной, как это обычно происходит с напольными агрегатами.

Самое главное, что эффективность работы прибора зависит от того, насколько интенсивно пользуются им. Ведь чем меньше температура теплоносителя в обратном контуре, тем полноценнее конденсация во вторичном теплообменнике, тем больше выделяется тепловой энергии, и тем выше становится коэффициент полезного действия оборудования. Вот почему этот вид отопительных приборов более рентабелен в так называемых низкотемпературных системах отопления - теплые полы как пример.

Схема котла газового

Но в реальности российские условия эксплуатации совершенно иные, чем в той же Европе. Например, когда температура за окном минус 20–50С, надо повысить температуру теплоносителя. Сделать это можно, лишь увеличив расход топлива, потому что основной источник тепловой энергии - это сжигаемый газ. А это значит, что температура теплоносителя в обратном контуре не опустится ниже 60С. При таком показателе нельзя говорить о конденсации влажных паров. То есть установленный вами конденсационный газовый котел начинает работать, как обычный. Так стоит ли приобретать такое дорогое устройство?

Однако не будем умалять достоинств конденсационных моделей. Даже при работе в таком режиме они экономичнее традиционных. Правда, на первый взгляд экономия не очень большая - до 5%, но если пересчитать на годовой расход газа, то сумма получится внушительной. К тому же конструкция котла устроена таким образом, что даже при максимальном падении давления газа в трубной магистрали он будет продолжать работать. Эффективность, если и упадет, то незначительно.

Заключение по теме

Тот, кто считает себя человеком экономным и держит расходы семейного бюджета в жестких рукавицах, должен приобретать именно конденсационный газовый котел для отопления и ГВС собственного дома. С помощью такого агрегата можно отлично сэкономить на потреблении топлива, не снижая такой показатель, как эффективность. Тем более что цены на газ каждый год растут.

Обычные отопительные котлы забирают у продуктов горения большую часть тепловой энергии и снижают их температуру (а она составляет в среднем 200 градусов) до 150-160 градусов. Они не охлаждают ниже данной отметки, ведь это способно не только снизить тягу, но и инициировать появление химически агрессивного конденсата, который рано или поздно приведет к коррозии элементов отопительного оборудования. А вот газовый конденсационный котел отличен тем, что продукты горения здесь охлаждаются ниже показателя точки росы (то есть показателя, при котором пар превращается в росу – для тех из них, что присущи сжиганию газа, это порядка 58 градусов).

Из-за этого пар конденсируется и избавляется от так называемой скрытой энергии (тепла, выделяемого/поглощаемого во время смены фазового состояния) в пользу воды, нагреваемой в отопительном приборе. Следовательно, в котлах конденсационного типа тепло рекуперируется (та энергия, что была растрачена, возвращается для еще одного применения), освобождается в процессе конденсации пара. И если сравнивать с обычными котлами, то в них данная энергия исчезает вместе с паром

Производители и цены конденсационные котлы

До того, как выбрать тот или иной газовый конденсационный котел, ознакомьтесь с ассортиментом, представленным на современном рынке. Также важен тот факт, присутствуют ли в вашем регионе центры сервисного обслуживания конкретной фирмы. Невзирая на то, что на рынке больше всего германских моделей, справедливости ради ознакомимся с самыми популярными из брендов.

Таблица – Сравниваем популярных изготовителей

Наименование	Страна-изготовитель	Характеристики	Среднерыночная стоимость, в рублях
		Для дома площадью до 350 м.кв. вполне достаточно модели мощностью в 31 киловатт. Оборудование рассчитано на низкое давление газа – не более 5 мБар.
	Германия	Компактное и производительное оборудование. Так, для нагрева воды со скоростью 14 литров за минуту потребуется котел мощностью в 32 киловатта.	От 110 до 160 тысяч
	Германия	Котлы и бойлеры в одной оболочке. Экономичность, возможность функционирования в нескольких режимах, компактность (для установки прибора необходимо всего 50-100 сантиметров свободного пространства).	Свыше 150 тысяч
	Германия	Хорошие котлы класса «эконом». Встроена электромодуляция пламени; отопление и ГВС.	От 90 тысяч

Как видим, выбор есть. Но в итоге выиграет тот изготовитель, который представит эффективное оборудование по доступной стоимости. Да, конденсационные котлы пока дорогие, но это всего лишь начало. А их экономия и сегодня весьма неплохая – от 15 процентов.

Газовые конденсационные котлы Buderus Logamax plus GB072

Наименование	Мощность,кВт	Описание	ГВС при Т=30С	Размеры ВхШхГ, мм	Цена
Logamax GB072-14	2.9-14.0	одноконтурный	—	840x440x350	78 480 руб.
Logamax GB072-24	6.6-22.5	одноконтурный	—	840x440x350	82 730 руб.
Logamax GB072-24K	6.6-22.5	двухконтурный	12	840x440x350	87 120 руб.

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.

Почему у традиционных отопительных приборов КПД достаточно низкий, мы уже выяснили, равно как и причины появления конденсата внутри корпусов. Но стоит отметить, что если говорить об отдельных узлах любого котла, то главным элементом в любом случае 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».

А теперь обратите внимание! Температура рабочей жидкости на «обратке» ниже, чем на ветке подачи. Следовательно, на стенках обменника тепла в обязательном порядке будет конденсироваться пар. Ну, а тут, как уже отмечалось выше, «в игру» вступает уже скрытая энергия.

Другими словами, когда вещество меняет свое состояние из пара в жидкость, тепловая энергия образуется всегда. Физический закон, чего уж говорить. По этой причине показатель КПД у конденсационных устройств превышает аналогичный у традиционных.

Но не стоит забывать об одном важном моменте: что делать с негативным влиянием влаги, образующейся на поверхностях второго теплообменника? По мнению экспертов, здесь есть два возможных варианта.

Если обменник выполнен из чугуна или стали, то его следует покрыть силумином (это особый сплав кремний+алюминий).
Другой вариант – сделать темлообменник из «нержавейки».

Видео – Котел конденсационного типа Vitodens

Что происходит с конденсатом?

Данным вопросом задаются многие люди, планирующие взять себе газовый конденсационный котел. Корпус данного прибора оснащен маленьким резервуаром, где, собственно, и скапливается конденсат. Из этого резервуара он поступает в канализационную систему. К слову, в Евросоюзе запрещается сливать такую жидкость в канализацию. Там каждый потребитель обязан утилизировать конденсационную влагу за собственные деньги.

И сколько конденсированной влаги появляется, например, за 24 часа? Если, скажем, речь идет о напольном котле мощностью в 30 киловатт, то он будет производить порядка 30-ти литров за сутки. Достаточно большой объем, отчего в Европе и запрещается сливать эту воду в канализацию. Но отметим, что некоторые современные модели оснащаются встроенным нейтрализатором – еще одним резервуаром, который заполнен калиевым и магниевым гранулятором (это, как известно, щелочные металлы). И когда конденсат (а в нем наличествуют кислоты) проходит через данную среду, то происходит химическая реакция. Как результат – появляются побочные вещества (вода и углекислота), а такую воду даже в Европе можно лить в канализационную систему.

Теперь вкратце поговорим о предельной производительности конденсационных котлов. Если вы приобрели одну такую модель, но при этом оставили старую отопительную сеть без разводки лучевого типа, то не говорите потом, что нет никакой экономии. Дело в том, что прибор будет функционировать эффективно исключительно при разогреве, в дальнейшем же все будет происходить «как прежде». По этой причине специалисты рекомендуют менять и разводку системы. Это первый момент.

Второй же заключается в разнице температурных показателей на входе/выходе прибора (она как минимум должна составлять 55 градусов). В это же время оптимальная температура рабочей жидкости на выходе должна равняться 82 градусам. И это если речь идет о естественной циркуляции жидкости в системе.

Классификация

Как уже отмечалось ранее, по способу установки они могут быть двух типов:

напольными;
настенными.

А в зависимости от своей функциональности они делятся еще на две группы:

для одного контура (рассчитаны лишь на обогрев);
для двух контуров (соответственно, обогрев + ГВС).

Газовый конденсационный котел компактен, его достаточно легко устанавливать и эксплуатировать, но существуют определенные ограничения в плане мощности (для большей части моделей это 120 киловатт). Приборы навесного типа на два контура могут использоваться не только в частных домах, но и в квартирах.

Но не забывайте, что многие приборы рассчитаны больше на нагрев жидкости, поэтому при постоянной необходимости в горячей воде целесообразнее установить бойлер.

Мощность же напольных приборов для одного контура заметно выше, поэтому их используют для обогрева не только частных домов, но и различных комплексов, объектов промышленного назначения. Также отметим, что для снабжения горячей водой необходимо установить дополнительное оборудование – чтобы котел работал эффективно и бесперебойно, его следует эксплуатировать в тандеме с водонагревателем. Стоят такие устройства недорого, а их производительность достаточно высокая.

Обратите внимание! Некоторые модели оснащаются сменными горелками, позволяющими использовать и сжиженный газ. Более того, есть такие котлы, которые работают исключительно на жидком топливе – это оптимальный вариант для не газифицированных регионов страны, но расходы при этом будут несколько большими.

Справедливости ради отметим, что с 2004-го производятся конденсационные котлы, потребляющие твердое топливо. Они предназначаются для домов, где теплопотребление незначительное, или для отопления промышленных зданий, поскольку показатель температуры на «обратке» не должен превышать 30 градусов. Для повышения мощности была предусмотрена парная работа котлов или же объединение большего количества приборов. Топливом здесь служат пеллеты, о которых мы рассказывали в одной из предыдущих статей.

Безопасность сжигания топлива

В описываемых котлах камера сжигания является закрытой, а вывод продуктов горения – принудительным. А температура продуктов сжигания, как мы уже выяснили, имеет низкую температуру, при этом благодаря наличию второго теплообменника сопротивление их прохождению увеличивается. По причине всего этого применять привычную тягу с помощью дымохода нельзя, следовательно, продукты горения удаляются принудительно. Для этого имеется специальная турбина для воздухоподачи и удаления дымных газов.

Газовый конденсационный котел обладает всеми достоинствами, которыми обладают другие приборы с закрытой камерой сжигания:

безопасность – сжигание топлива полностью изолируется от комнаты;
отсутствие необходимости в дымоходе – дымные газы выводятся посредством специального канала; это позволяет ставить такие котлы даже там, где дымохода нет или же он не может быть установлен.

Этот канал выводится через внешнюю стену либо над уровнем кровли. По словам изготовителей, каналы должны быть той же марки, что и котлы. Хотя вполне можно использовать и продукцию иных производителей, если она грамотно подобрана. Если канал горизонтальный, то он должен быть выполненным с незначительным уклоном в сторону отопительного прибора. Только так конденсат, появляющийся в канале, стечет в оборудованный резервуар, а не наружу.

Основные преимущества

Применение описываемого оборудования обретает все большую рентабельность в нашей стране. Сезон отопления составляет порядка 200-т дней в год. А наиболее низкая температура воздуха, учитываемая при выборе котла (это минус 20 градусов), присутствует всего в течение 6-10 процентов этого периода.

Топлива котлы потребляют приблизительно на 15 процентов меньше, чем традиционные устройства. А если сравнивать со старым оборудованием, то экономия может достигать даже 30-ти процентов! Но применение таких котлов – это не только материальная выгода, заключающаяся в более экономном использовании газа. Они не вредят окружающей среде: по причине высокого КПД потребление газа снижается, как результат – уменьшаются объемы выбросов разного рода газов, приводящих к парниковому эффекту. Степень загрязнения в данном случае даже ниже жестких норм Европы, относящихся к выбросу углерода и азотных окисей.

Недостатки

Да, конденсационные котлы более экономны, с этим не поспоришь. Но за такую экономность придется дорого заплатить – стоят такие приборы намного больше, чем традиционное оборудование. Период окупаемости непосредственно связан с потребностями здания в тепловой энергии, от типа отопительной системы, площади и проч. Поэтому вы обязаны провести анализ целесообразности покупки такого котла конкретно для вашего случая.

Правила установки и эксплуатации конденсационного котла

Если установка котла будет произведена правильно, то его использование ничем не будет уступать использованию стандартных газовых приборов. Но некоторым параметрам конденсационных газовых котлов следует уделять особое внимание. Так, главным отличием, как мы уже выяснили, является наличие потребности в утилизации отходов и обустройстве специального отводящего канала. Конечно, в России его можно сливать и в канализацию, но исключительно в разбавленном виде (соотношение 25:1). В других же случаях применяются нейтрализационные блоки, в которых указанные выше реагенты нейтрализуют агрессивную жидкость. И никаких неудобств в эксплуатации нет, поскольку замену блока придется проводить максимум два-три раза за все время использования.

Обратите внимание! При расчете отопительной системы необходимо учитывать оптимальную температуру прибора отопления. Чтобы эксплуатация была предельно эффективной, можете использовать в роли отопительных устройств старые радиаторы панельного типа. Также источником тепла может служить система «теплого пола».

Безусловно, газовый конденсационный котел производит низкотемпературные продукты сжигания, из-за чего тяга будет достаточно слабой. Поэтому естественным образом эти продукты не сумеют подняться по дымоходному каналу. В связи с этим котлы оснащаются камерами сжигания закрытого типа, а отводящие каналы оснащаются специальными турбинами.

Как сделать дымоход для газового котла

Ранее мы рассказывали о том как своими силами сделать дымоход для газового котла, рассматривали необходимые нормы и требования. В дополнение к этой статье советуем вам ознакомится

К слову, именно для этих приборов ставятся коаксиальные трубы, то есть «труба в трубе». По одной из них подается воздух снаружи, а по другой продукты сжигания выводятся из системы.

Обратите внимание! Конденсат будет в любом случае появляться внутри дымохода, поэтому материалом, из которого он сделан, должна быть сталь, устойчивая к воздействию кислоты. Этот момент обязателен и исключений не имеет.

Альтернативная сторона вопроса

Как мы уже отмечали, КПД, который равен или превышает 100 процентов – это маркетинговая уловка. Но фирмы-изготовители подобного оборудования все равно пытаются максимально приблизиться к данному показателю. При этом не забывайте, что он – показатель – зависит от ряда важных факторов, среди которых:

соотношение объема комнаты к мощности нагревательного прибора;
«возраст» самого прибора;
то, какой тип розжига используется – современный либо же один из старых.

На данный момент изготовители производят такие котлы в двух вариациях:

с мокрой отдачей тепла;
с сухой.

В первой группе – приборы, применяемые в жилых домах, или, проще говоря, обычные отопительные котлы. А вот устройства второй группы эксплуатируются в котельных коммерческого назначения и пока еще на стадии разработки. Эффективность их выше, но стоят они при этом в несколько раз дороже.

Какова выгода конденсации?

Во всех приборах, эксплуатируемых в частных домах, регулировка мощности производится путем изменения подачи топлива в горелку. И описываемые здесь устройства практически ничем не уступают традиционным котлам, хотя их предельная эффективность и отмечается при более низких температурных показателях. В этом и заключается разница, но это еще не все.

Зависит ли температура рабочей жидкости от мощности отопительного прибора? Чем выше мощность, тем больше потребляется газа и, в свою очередь, тем выше температура рабочей жидкости (и наоборот). В большинстве случаев КПД, равно как и эффективность котла, зависит от подачи газа (действует принцип «больше, значит лучше»).

В случае с котлами конденсационного типа все несколько иначе. Их предельный КПД заметен уже тогда, когда прибора нагружается на треть своей мощности. Поэтому здесь не стоит выбирать среди моделей большей или меньшей мощности, так как данный параметр никакого значения не имеет.

Конденсационный котел активно используется во всех европейских странах. В том, что это практичный и надежный прибор, уже никто не сомневается. Европейцы просто им восторгаются - это экологически чистое оборудование и существенная экономия энергии. Первой страной, которая начала использовать конденсационный котел, стала Голландия. В США использование таких приборов дает возможность получить льготные условия налогообложения. За последние годы технология их производства стала гораздо дешевле, что позволяет обратить на них внимание все большему числу людей. Однако эти агрегаты стоят вдвое дороже обычных, что вполне оправдано.

Конденсационный котел работает по вполне простому принципу. Создание таких устройств стало возможным только после того, как появился коррозийно-стойкий легкий сплав из нержавеющей стали. Связано это с тем, что в процессе образования водного конденсата произошла коррозия чугуна и стали. Теперь можно поговорить о том, как котел газовый конденсационный работает. Вода поступает внутрь агрегата, нагреваясь там за счет сгорания газа. После этого она отправляется из котла в отопительную систему, где происходит ее остывание. Далее вода снова оказывается в котле. Когда газ сгорает, образуется не только тепло, но и различные продукты этого процесса в виде химических соединений. Сгорание углеводородного топлива приводит к образованию воды, и азота. Первый компонент превращается в пар под воздействием высоких температур. Неполное сгорание топлива приводит к формированию оксида углерода и сажи. Эти горячие газы отдают свою энергию теплоносителю, проходя через теплообменник котла, при этом производится нагрев воды. Охлажденные газы выходят в атмосферу через дымоход. уходит вместе с дымом.

Конденсационный котел оснащен вторичным теплообменником, обладающим особой конструкцией, что позволяет воде конденсироваться на поверхности, у которой температура составляет менее 50 Чтобы пар оседал, используется теплоноситель обратной линии отопительной системы. Теплый газ, который не был использован в процессе нагрева воды в основном теплообменнике, оказывается во втором, где протекает жидкость после охлаждения. Пары конденсируются, отдавая часть энергии, что позволяет подогреть воду. Образовавшийся конденсат по дополнительной дренажной трубе уходит в канализацию.

Газовые конденсационные работают тем эффективнее, чем ниже температура воды, поступающей в устройство. Оптимальной для таких приборов является температура 30-40 градусов Цельсия. В радиаторной системе обычно температура составляет 60-70 градусов, что приводит к снижению эффективности подобного оборудования, однако она еще остается достаточно высокой. Оптимальная работа конденсационного котла возможна в том случае, когда разница в температуре прямой и обратной линии находится на уровне 20 градусов, не более.

Многих наших заказчиков мучает один и тот же вопрос при выборе отопительного котла - использовать конденсационные котлы или нет? Правда ли, что они эффективнее традиционных и окупаются со временем? И многие другие вопросы.

Попробуем разобраться во всем по порядку и на каждый вопрос ответить обстоятельно, коротко и емко.

! Читателю на заметку
Этот настенный конденсационный котел в марте 2008 года получил престижную премию “iF product design award” в категории Industry/Buildings на выставке CeBIT в немецком Ганновере. Высокую оценку получили конструкция изделия, качество примененных материалов, степень инновационности продукта, уровень влияния на окружающую среду, функциональность, эргономика, безопасность и внешний вид.

Итак, вопросы:

Почему для эффективной работы конденсационного котла требуется температура в системе отопления 50/30°С?
50/30°С - это температурный напор в системе отопления. 50°С - это температура теплоносителя в подающей трубе - «подача». 30°С - это температура теплоносителя в обратной трубе - «обратка». Для эффективной работы конденсационного котла необходимо, чтобы котел работал в режиме конденсации. А режим конденсации напрямую зависит от температуры «обратки». Для начала конденсации водяных паров в составе дымовых газов необходимо, чтобы дымовые газы охладились до температуры 57°С, а это возможно только тогда, когда температура «обратки» ниже 50°С. Другими словами, если система отопления работает при таком режиме, в котором температура «обратки» ниже 50°С, то котел работает в режиме конденсации, а значит эффективно.

Правда ли, что конденсационный котел работает эффективно только при низкотемпературном отоплении (теплый пол) при температуре в системе 50/30°С? А при температуре 80/60°С работает не эффективно?
Для того чтобы ответить на вопрос необходимо разобраться подробнее с работой котла. Дело в том, что температура зимой на улице не постоянна, следовательно, и температура в системе отопления должна меняться, чтобы не перетапливать помещения. Ведь что будет, если, допустим, на улице –10°С, а котел будет подавать в отопительные приборы воду с температурой как при –28°С? Правильно, помещение будет перетапливаться. А значит, будет расходоваться энергия. Чтобы этого не происходило, котел работает в погодозависимом режиме генерации тепла. Т. е. в зависимости от температуры на улице меняется температура в системе отопления. Что это дает? Посмотрим на отопительный график ниже.

Отопительный график построить очень легко: достаточно задаться граничными условиями. При –28°С на улице в системе отопления температура подачи будет +80°С, а «обратки» +60°С. А при температуре +18°С на улице, когда отопление в здании не нужно, подача и «обратка» тоже будут +18°С. Из прошлого вопроса мы помним, что котел работает эффективно при температуре «обратки» 50°С и ниже. Следовательно, по графику видно, что котел работает в режиме конденсации при температуре на улице –18°С и выше. Если посмотреть по времени, сколько часов в Москве зимой температура доходит ниже –18°С, и сколько часов зимой в Москве температура воздуха на улице выше –18°С, то станет понятно, что 95 % времени всего отопительного режима конденсационный котел работает в режиме конденсации. А значит эффективнее традиционных низкотемпературных котлов.

Получается конденсационный котел при температуре ниже –18°С работает не эффективно?
Это не так. Конденсационный котел эффективнее своих традиционных собратьев минимум на 5 %, даже когда котел работает не в режиме конденсации. В чем секрет? А секрет в потерях тепла при работе котла. Какие потери тепла существуют? Потери тепла отлично проиллюстрированы ниже на изображении.

Видно, что даже без учета конденсации, котел эффективнее своих низкотемпературных собратьев на 5 %. Это наглядно можно увидеть, если сравнить температуру отходящих газов конденсационных котлов и низкотемпературных. Температура дымовых газов низкотемпературных котлов примерно равна 138°С, а конденсационных - 70°C. При такой температуре отходящих газов вместо металлических дымоходов используют пластиковые.

Как обеспечить конденсационный режим работы котла при температуре ниже –18°С при температуре в системе отопления 80/60°С?
Для этого достаточно, просто, увеличить отопительные приборы по размеру на 30 %. А с учетом того, что при проектировании системы отопления проектировщики практически всегда делают запас на 1015 %, то затраты на чуть большие отопительные приборы не будут существенными.

Как насчет загрязнения атмосферы? Говорят, что выброс дымовых газов от конденсационных котлов более вреден для окружающей среды, чем от низкотемпературных.
Это миф. Дымовые газы от конденсационных котлов менее вредны для атмосферы, чем от низкотемпературных котлов. К примеру, углекислого газа (СО 2) выделяется меньше на 20 % в сравнении с низкотемпературным котлом и на 40 % меньше по сравнению со стандартным котлом.

Низкотемпературный котел выбрасывает в атмосферу на 60 % меньше окиси азота (NO x), чем низкотемпературный котел, и на 90 % меньше, чем стандартный котел.

Хорошо, в атмосферу выбрасывает меньше загрязнений, а как насчет канализации? При конденсационном режиме работы котел сливает в канализацию кислую среду. Как быть с этим? Не повредятся ли трубы канализации?
Действительно, при работе котла в конденсационном режиме необходимо сливать в канализацию кислый конденсат. Но для этого случая есть два решения. Первое - для городской канализации есть разрешение от Мосводоканала о том, что конденсат можно сливать в канализацию, но при условии разбавления его в пропорции 1/25, но только для котельных мощностью не больше 260 кВт. Второе решение (простое) - достаточно иметь один нейтрализатор конденсата на всю котельную.

Читателю на заметку

К примеру, на конденсационный котел мощностью 60 кВт за 2000 часов выделяется 14,2 м³ конденсата. За 1 час работы конденсационного котла выделяется 14,2/2000 = 0,0071 м³/час. Нейтрализация не требуется, если соотношение 1:25 - это написано и в каталоге Будеруса, и в требованиях Мосводоканала. Для дома площадью 490 м² водоотведение равно примерно 0,684 м³/час, т. е. соотношение 1:96, что удовлетворяет условиям. Следовательно, для этого котла емкость нейтрализации можно не ставить.
Конденсат - это не что иное, как угольная кислота, которая является слабой кислотой и на полипропиленовые трубы не влияет.
Если есть септик, то лучше поставить емкость нейтрализации.

К примеру, в объеме поставки котла Будерус есть стандартное решение с тремя видами нейтрализатора конденсата, различающимися по «навороченности». Нейтрализатор конденсата - это не что иное, как емкость, заполняемая нейтрализующим средством.

Получается, что если есть емкость и нейтрализующее средство, то это средство периодически необходимо менять? Можно же разориться?
Действительно, нейтрализующее средство необходимо периодически менять. Но одной заправки нейтрализующего средства хватит на 350 м³ конденсата. А при работе котельной на 260 кВт выделяется всего 89 л/ч конденсата при конденсационном режиме работы котла в максимально эффективном режиме, а это практически 7–8 лет работы котельной, не меняя нейтрализатор. Т.е. за весь срок службы котла необходимость в замене нейтрализатора возникнет только 12 раза. Стоимость 10 кг нейтрализатора (одна заправка емкости) равна 5600 рублей, так что разориться не получится.

Я хочу разместить котел в помещении кухни. Нужна емкость нейтрализации. Будет ли гранулянт в емкости нейтрализации испаряться и «отравлять» помещение?
Нет, не будет. Заполнитель емкости нейтрализации - это диоксид магния (MgO), который не испаряется.

В нейтрализаторе производится нейтрализация угольной кислоты (H 2 CO 3), которая представляет собой реакцию замещения. Испаряться ничего не будет, т. к. в процессе реакции образуются:

карбонат магния (MgCO 3)
Основной карбонат магния 3MgCO 3 ·Mg(OH) 2 ·3H 2 O (так называемая белая магнезия) применяют как наполнитель в резиновых смесях, для изготовления теплоизоляционных материалов. В медицине и в качестве пищевой добавки E504 используется основной карбонат магния 4MgCO 3 ·Mg(OH) 2 ·nH 2 O.
вода (H 2 O) - ну никак не вредное вещество.

Карбонат магния может распадаться на углекислый газ (CO 2) и оксид магния, что является в первом случае продуктом жизнедеятельности человека, а во втором - порошок, который используют в спортивной гимнастике.

Как уже было сказано, используются дымоходы из пластика для отвода дымовых газов от конденсационных котлов. Будут ли проблемы при сдаче котельной надзорным органам?
Нет, проблем не будет. Все оперируют старыми сведениями о стальных дымоходах. В техническом регламенте по пожарной безопасности описано, что дымоход может быть из любого материала, если рекомендован производителем. У компании Будерус есть все разрешения и сертификаты, доказывающие, что дымоходы из пластика - это стандартное, заводское решение от компании Будерус.

Вдруг случится так, что температура дымовых газов превысит температуру 70–80°С и расплавит дымоход?
Такая ситуация невозможна. В котле установлен датчик отсечки на 85°С, т. е. котел выключается, если такая ситуация происходит. Дело в том, что часть котла выполнена из того же пластика, что и дымоходы, поэтому повышение температуры отходящих газов в первую очередь повредило бы конструкцию котла, что не может быть допущено.

Настенный конденсационный котел - это сравнительно компактный агрегат. Видимо, не очень большой мощности. Что делать, если у объекта большая тепловая нагрузка?
Несмотря на свою компактность настенные конденсационные котлы Будерус очень мощные. При одном типоразмере есть два варианта мощности - 80 и 100 кВт.

Что делать, если нужно больше тепловой мощности?
Дело в том, что конденсационные котлы можно объединять в каскад и получать необходимую мощность. К примеру, одной автоматикой Будерус можно объединить до 16 конденсационных котлов в каскад и получить 1,6 МВт мощности (!), а это уже совсем не мало. Но все плюсы каскада не заканчиваются на этом. Используя специальные каскадные монтажные блоки можно получить до 400 кВт тепловой мощности всего с 1 м²! Выглядеть это будет так, 4 котла спина-к-спине:

При использовании каскада можно не только сэкономить место, но и в разы повысить надежность системы отопления дома. При выходе из строя одного отопительного котла автоматика распределяет нагрузку на остальные. А в системах отопления домов с одним напольным котлом, при выходе из строя любого элемента, система отопления перестает работать и дом остывает. При использовании каскада есть возможность объединять все дымовые выводы котла в один дымоход, для этого есть стандартное решение от компании Будерус.

По нормам нельзя объединять несколько дымоходов в один! Котельную не примут?
Котельную примут. Достаточно взять инструкцию по монтажу и сертификаты. Это заводское решение со всеми элементами. В сертификате соответствия оговорено, что котлы сертифицированы вместе с дымоходами.

Продолжение следует.