Принцип работы
В обычном газовом котле продукты сгорания проходят через теплообменные поверхности котла, где отдают свою энергию теплоносителю. При этом некоторое количество теплоты теряется (см. рис.1), в том числе потому что вместе с газами уходит водяной пар, образовавшийся при сгорании топлива из воды, находящейся в природном газе в нормальном состоянии. Этот пар уносит с собой скрытую энергию парообразования, которую способен отобрать и передать системе отопления конденсационный котел.Принцип работы конденсационного котла был известен более 100 лет назад, но эффективно использовать его начали недавно, когда появилась возможность использования коррозионно-стойких легких сплавов и нержавеющих сталей, ведь образующийся водный конденсат за счет растворения в нем СОг, вызывает коррозию стали и чугуна. Именно поэтому производители традиционных котлов всегда боролись с конденсатом, вместо того чтобы использовать его для повышения эффективности.
Секрет - в теплообменнике
Весь секрет высокого КПД конденсационные газовые котлы хранят в теплообменнике с увеличенной поверхностью нагрева, например, в виде свернутой в спираль трубы. Она может иметь прямоугольное сечение с небольшими зазорами между витками или сложное сечение с дополнительными ребрами в виде спирали. На витках теплообменника, по которому протекает теплоноситель с низкой температурой (обратная вода системы отопления), происходит охлаждение продуктов сгорания ниже точки росы и образование водного конденсата. В результате этого процесса высвобождается дополнительная энергия, которая и используется котлом.
- нержавеющей стали (сварной). Механические и химические свойства такого материала неравномерны, и это со временем может привести к его разрушению;
- силумина (литого). У литого теплообменника нет неравномерности свойств материала, но стойкость силумина к химическому воздействию при сгорании топлива ниже, чем у нержавеющей стали.
Полное сгорание топлива конденсационный газовый котел выполняет за счет предварительного смешивания газа и воздуха в горелке из нержавеющей стали.
Кроме того, в таких котлах используются высокотехнологичные горелки, которые обеспечивают приготовление топливно-воздушной смеси в оптимальных для данного режима горения пропорциях (с непрерывным контролем соотношения «газ-воздух»), что сводит к минимуму вероятность неполного сгорания топлива. В результате в отходящих газах значительно снижается количество вредных выбросов, а низкая температура отходящих газов, зачастую ниже 40°С, позволяет использовать дымоходы из пластмассы, что уменьшает затраты на их монтаж.
КПД 110% - миф или реальность?
Производители конденсационных котлов заявляют их КПД в диапазоне от 104 до 110 %. Но ведь, с точки зрения физики, КПД не может превышать 100 % из-за неизбежных потерь энергии. Попробуем разобраться.Конденсационные котлы вырабатывают два вида теплоты: высшую и низшую. Низшую теплоту производит любой котел в процессе сгорания топлива. Высшую теплоту дают только конденсационные котлы, она равна сумме теплоты от сжигания топлива и теплоты конденсации водяных паров.
Чтобы сделать возможным сравнение конденсационных котлов с традиционными, расчет КПД ведут по низшей теплоте сгорания. Поэтому КПД 109 % в действительности означает, что конденсационный котел использует всю низшую теплоту сгорания (100 %) плюс теплоту конденсации (еще 8-9 %).
Возможен ли КПД 110%?
Количественная оценка разности между высшей и низшей теплотой сгорания зависит от вида топлива. Для природного газа она составляет около 11 %. Это приводит к тому, что коэффициент полезного действия, который принято определять по низшей теплоте сгорания, при полной конденсации может теоретически доходить до 111 %. В высокоэффективном теплообменнике конденсационного котла уходящие газы охлаждаются почти до температуры воды в обратной линии. При этом КПД приближается к ПО % и, стало быть, практически достигает физической границы.Низкотемпературный режим - предпочтительнее
Конденсационный котел не всегда работает с максимально возможной эффективностью.Чтобы потери тепла с дымовыми газами были минимальными, в теплообменнике котла должна происходить конденсация водяных паров из дымовых газов. Это возможно тогда, когда температура хотя бы части теплообменной поверхности равна или ниже температуры точки росы. Для природного газа при обычных условиях она равна +57 °С. Поэтому, чтобы котел работал в режиме конденсации, температура теплоносителя в обратной линии должна быть не выше +57 °С. Если это условие не выполняется, то тогда КПД конденсационного котла уменьшается, но все равно он будет на 4-5 % выше. чем КПД традиционного котла (за счет большой площади теплообмена и контроля соотношения газ/ воздух во всем диапазоне мощности).
Итак, КПД конденсационного котла тем выше, чем ниже температурный режим системы отопления. Разумеется, и систему отопления под конденсационный котел следует применять соответствующую, рассчитанную на более низкую температуру теплоносителя. При проектировании нужно ставить условие, чтобы температура теплоносителя в обратном контуре не превышала 60 °С, даже если на улице сильный мороз. В таком случае при относительно небольшом морозе температура в обратной линии будет составлять около 45-50 °С, и котел будет работать в режиме конденсации. Эффективнее всего конденсационный котел сочетается с системами «теплый пол» или с низкотемпературным панельным отоплением. Режим конденсации в этом случае обеспечивается в течение всего отопительного периода. При этом ограничений по минимальной температуре теплоносителя, поступающего в теплообменник конденсационного котла, не существует, что позволяет такому котлу работать с теплыми полами без специальных понижающих температуру приспособлений (но только при большой площади полов и, соответственно, большой тепловой инерционности системы отопления).
Но даже если установить такой котел на место старого обычного, не меняя систему отопления, все равно большую часть времени он будет работать с эффектом конденсации, то есть более эффективно, чем старый. Связано это с тем, что самые холодные дни составляют в нашем климатическом поясе порядка 10 % длительности отопительного периода, следовательно, в течение девяти десятых этого периода конденсация возможна.
Полезный вредный конденсат
Бытует мнение, что много проблем вызывает конденсат, образующийся в процессе работы котла. Знание того факта, что при работе котла выделяется конденсат, всех пугает, однако мало кто вспоминает, что при работе обычного котла конденсат также выделяется и также требует утилизации. Особенно много его выделяется в морозную погоду. Дымовая труба после остановки котла остывает сверху вниз, конденсат образуется на стенках дымохода и начинает стекать к котлу. Об этом факте зачастую забывают и ограничиваются конденсатоотводчиком, который сбрасывает его без нейтрализации в канализацию, что недопустимо. Хотя некоторые производители утверждают, что при теплопроизводитель-ности конденсационного котла до 200 кВт, конденсат может удаляться в канализационную сеть. При этом не следует ожидать отрицательного влияния на работу канализационной системы или индивидуальных очистительных установок (если дом не подключен к общей системе канализации). Многие компании предлагают систему по нейтрализации и отводу конденсата.
Расчет количества конденсата
Количество выделяемого конденсата зависит, в первую очередь, от мощности котла.Для сжигания 1 м3 газа необходимо 9 м3 воздуха, в результате выделяется 2 м3 паров воды, из которых может осесть в виде конденсата 1,6 л. Исходя из этих цифр, можно элементарно вычислить максимальное количество конденсата, которое образуется при работе вашего конденсационного котла. Например, при работе котла De Dietrich Innovence МС 45 максимальное количество образуемого конденсата — 8 л/ч.
Дымоход
Для конденсационных котлов нужен особенный. кислотоустойчивый дымоход. Этот факт зачастую трактуют как необходимость использования в дымоходе элементов из свинца или из чего-то не менее пугающего, однако на деле все гораздо проще.Конструкция дымоходов для конденсационных котлов мало чем отличается от обычных газовых котлов с закрытой камерой сгорания. Благодаря конструкции конденсационного котла продукты сгорания удаляются принудительно, что дает возможность подключать котел к таким системам ды-моудаления, как коаксиальный дымоход, двухтрубной системе, а также к системе забора воздуха из помещения и удаления продуктов сгорания через дымовую трубу. Единственное требование к дымоходам для конденсационных котлов - это их герметичность.
Виды
В настоящее время выпускаются газовые и жид-котопливные бытовые конденсационные котлы, как в напольном, так и в настенном исполнении. Настенные котлы имеют низкую мощность (в среднем 20 кВт), напольные котлы - более мощные (30 кВт и выше).Котлы могут быть одно-и двухконтурными, предназначенными как для отопления, так и горячей воды.
Рынок
Хотя стоимость конденсационного котла значительно выше, чем обычного, не стоит забывать, что эти расходы с лихвой окупятся в течение 4-5 лет благодаря снижению потребления газа. Кроме того, надо учесть, что традиционный газовый котел обходится дороже в процессе эксплуатации приблизительно на 15-20%.На украинском рынке конденсационного оборудования представлены в основном иностранные производители, которые предлагают продукцию высшего и среднего ценового диапазона.
Технику среднего класса представляют многочисленные восточноевропейские производители -Protherm (чешский филиал французского концерна Saunier Duval), и итальянские Immergas, Ferroli.
К сожалению, отечественный производитель традиционно является поставщиком традиционных (конвекционных) котлов низкого ценового сегмента, в основном. Исключением является разве что киевское предприятие «Провитерм» - дилер чешского завода Protherm, которое недавно освоило сборку конденсационных котлов из тех же комплектующих, что и материнская фирма.
Практические рекомендации по применению конденсационных котлов
- Устанавливайте конденсационный котел на специально рассчитанные под него низкотемпературные системы отопления (желательно не выше 60/40 °С, максимум 70/50 °С);
- Применяйте только пластиковые или керамические дымоходы
Комментариев нет:
Отправить комментарий