Газовые конденсационные котлы для отопления и горячей воды


Это на сегодня самые прогрессивные и эффективные аппараты для таких целей. Газовые конденсационные котлы имеют самый высокий КПД среди современных аналогов.

Газовые конденсационные котлы успешно используются для отопления жилища

Газовые конденсационные котлы успешно используются для отопления жилища

Особенности их устройства и работы позволяют достигнуть высокой отдачи и относительной чистоты продуктов отработки.

Что такое газовые конденсационные котлы

Они обладают одним существенным отличием от конструкций, предназначенных для этих же целей. Оно состоит в принципе формирования теплоотдачи. Другие котлы для этого используют только энергию сжигаемого газа. Здесь же добавляется еще и энергия конденсации паров воды, содержащихся в продуктах сгорания.

В чем состоит процесс

Чтобы понять, нужно рассмотреть его в двух аспектах – с точки зрения химии и физики. При сгорании газа метана происходит его разложение на составляющие и соединение с кислородом.

При этом образуется углекислый газ и вода с появлением пара. Он появляется в связи с тем, что процесс происходит в зоне большого выделения тепла. Испаряющаяся вода поглощает большое количество тепла. Если тепло не вернуть, то оно вместе с паром просто испарится в воздух.

Температура уходящих продуктов сгорания находится в пределах от 140оС до 160оС. Особенность конденсационного котла состоит в том, чтобы не дать возможности этой энергии улетучиться через дымоход. Она должна использоваться для нагрева.

Именно этим конденсационный котел отличается от обычного конвекционного. Таков химический аспект процесса.

Теперь с точки зрения физики

Нагреваясь и превращаясь в пар, каждый килограмм воды поглощает 2256 кДж (627 Вт) тепловой энергии. Это удельная теплота парообразования. Но эту энергию можно вернуть назад — конденсировать пар. Получится примерно такое же ее количество, которое может быть использовано.

Нужен всего лишь теплообменник соответствующей конструкции. Он должен собрать конденсат на своей поверхности и получить от него дополнительное тепло. В этом и состоит принцип работы конденсационного котла.

Конденсация в обычных котлах, это явление, с которым ведут борьбу, пытаясь его не допускать. Здесь же этот процесс является наоборот, необходимым. Такое решение дает возможность увеличить эффективность использования сжигаемого газа.

В итоге получается коэффициент полезного действия котла около 107%. Именно такая цифра указывается в паспортах производителей котлов.

Может ли такое быть?

Теоретически да. Вот этому пояснение. Полная передача тепла при сжигании газа к теплоносителю будет означать КПД=100%. Но при любой теплопередаче всегда существуют ее потери.

Для обычного конвекционного котла они складываются из трех составляющих. Во-первых, это потери тепла через дымоход – 5%. Они представляют собой тепло продуктов сгорания газа. Сюда же относятся и потери на превращение влаги, находящейся в них, в пар.

Во-вторых, потерь в результате неполного сгорания газа – примерно 1%. В –третьих, потери на излучение – 1%. Всего получается 7%, поэтому для конвекционного газового котла КПД = 93%.

Для конденсационных котлов потери на неполное сгорание газа и излучение такие же. В сумме они составляют те же 1% + 1% =2%. Но, потери через дымоход всего лишь 2%.

Установлено, что при конденсации пара выделяется около 11% тепла. В конденсационных котлах оно идет на подогрев теплоносителя, а не вылетает в трубу (как у конвекционных).

КПД конденсационных котлов

Теоретически оно получается таким: 100% — 2% — 2% + 11% = 107%. На практике подтверждается, что такие котлы действительно очень эффективные и экономичные. Величина коэффициента полезного действия реально составляет 97% — 98%. Это очень высокий показатель.

Каковы же условия получения процесса конденсации? Охлаждения паровой составляющей продуктов сгорания газа добиваются, используя теплоноситель «обратки», протекающий через теплообменник.

Его температура не должна быть более + 57оС. Именно при такой температуре происходит конденсация пара. Она называется «точкой росы» — моментом выделения воды из пара.

Какие бывают газовые конденсационные котлы

В основном это настенные конструкции. Выпускаются и напольные варианты большой мощности, как с одним, так и с двумя контурами. Последние используются для отопления и горячего водоснабжения. Диапазон мощностей – от 20 кВт до 100 кВт, в том числе в настенном варианте.

Конденсационный котел в разрезе

Конденсационный котел в разрезе

Такие аппараты выпускают в основном все известные зарубежные европейские производители. Для них экономия топлива и экологичность являются основными приоритетами при выпуске приборов отопления.

Котлы высшего класса наиболее дорогие. В качестве примеров можно привести немецкие Buderus, Junkers, Viessmann и итальянские Ariston, Baxi. Не уступают по качеству голландские Rendamax и французские De Dietrich.

К аппаратам среднего класса по более доступной цене относятся чешские Protherm, итальянские Ferroli и Immergas.

Особенности устройства

Газовые конденсационные котлы сложнее по конструкции, чем обычные конвекционные. Это связано с особенностями используемого процесса конденсации. Основные узлы имеют ряд отличий от традиционных аппаратов.

Теплообменники

Основными элементами такого котла являются теплообменники. Именно они определяют эффективность работы и долговечность использования аппарата. В конструкциях предусматриваются как раздельные два теплообменника, так и один — совмещенный.

Каждый из них выполняет свою функцию. Первый (основной) – обычный. Через него проходит первоначальный поток тепла при сжигании газа и происходит основной нагрев теплоносителя.

Второй (конденсационный) – специальный, осуществляющий процесс конденсации. Он отбирает энергию у паровой составляющей отходящих газов и передает дополнительное тепло в систему отопления.

За счет этого температура отходящих газов понижается. На выходе из котла она всего на 10оС – 15оС превышает температуру теплоносителя.

Конденсационный теплообменник в разрезе

Конденсационный теплообменник в разрезе

Основные теплообменники имеют традиционную конструкцию. Они практически не отличаются от тех, которые установлены в обычных конвекционных котлах.

Конденсационные теплообменники значительно отличаются по конструкции от обычного варианта. Для того чтобы такому теплообменнику максимально использовать энергию отходящего пара, нужно больше получить конденсата.

Этого добиваются максимальным увеличением площади его поверхности. Его делают из трубных конструкций сложного профиля.

Конденсационный теплообменник - внешний вид

Конденсационный теплообменник — внешний вид

Теплообменники могут изготавливаться из нержавеющей стали, алюминия или силумина (сплав алюминия и кремния). Применение таких металлов необходимо для устойчивости теплообменника к воздействию образующихся при конденсации кислотных соединений. Они вызывают его коррозию.

Камера сгорания

Газовые конденсационные котлы используют камеру сгорания закрытого типа. Здесь воздух, необходимый для процесса сжигания газа, берется за пределами помещения, где расположен котел. Далее он подается при помощи вентилятора через коаксиальную трубу. Через нее также происходит и отвод продуктов сгорания газа.

Коаксиальная труба – это система двух труб, когда одна из них расположена в другой. По внутренней трубе удаляются продукты сгорания газа (угарный газ). Через полость между трубами всасывается чистый воздух.

Движение чистого воздуха (всасывание) и удаление отработанных газов (выхлоп) побуждается вентилятором. Для обеспечения комфорта при использовании котла он имеет малошумящую конструкцию.

Газовые конденсационные котлы - камера сгорания закрытого типа

Газовые конденсационные котлы — камера сгорания закрытого типа

Такая особенность устройства камеры сгорания имеет как свои достоинства, так и недостатки. За счет нее газовые конденсационные котлы имеют меньшие габариты, чем у обычных аналогов. Не требуется устройства дымохода в классическом варианте.

Специальное помещение для размещения котла; не является обязательным условием. Не используется воздух комнаты, где расположен котел. Это создает дополнительный комфорт для пользователя.

Исключается дефицит кислорода в помещении и эффект духоты при недостаточной его вентиляции. Гарантируется отсутствие поступления угарного газа в комнату. Это значительно повышает безопасность при пользовании котлом.

Основной недостаток состоит в том, что котел требует постоянного наличия электрической энергии. Без нее работа аппарата невозможна.

Горелки

Газовые конденсационные котлы оснащены горелками, которые решают две важные задачи. Во-первых, они обеспечивают максимально полное сгорание газа. Во-вторых, наносят окружающей среде минимальный вред от продуктов сгорания.

Первый вопрос решается за счет обеспечения точных пропорций смешения газа с воздухом и качественного перемешивания газовых составляющих. Это гарантирует высокий коэффициент полезного действия.

Горелка конденсационного котла

Горелка конденсационного котла

Вторая – за счет относительно невысоких температур горения. В итоге снижает количество соединений серы и азота.

Для получения высоких показателей мощности котла в конструкциях горелок предусматривается большая площадь пламени. Это достигается за счет их конфигурации. Она может быть плоской или цилиндрической.

В качестве материала поверхности горелки используется керамика или металл. Она имеет ячеистую структуру, что обеспечивает дополнительное перемешивание газа с воздухом.

Отвод конденсата

Газовые конденсационные котлы при работе неизбежно производят конденсат. Он представляет собой вредную кислотную среду. В европейских странах ее запрещено сливать в канализацию и необходимо утилизировать.

У нас таких жестких требований нет, но в любом случае образующуюся жидкость необходимо удалять. Для этого в конструкции котла предусмотрена специальная емкость небольшого размера. Она требует периодического опорожнения, то есть слива конденсата.

Нейтрализатор конденсата

Нейтрализатор конденсата

За сутки работы конденсационного аппарата мощностью 30 кВт образуется около тридцати литров жидкости. В последних конструкциях таких котлов стали предусматривать накопительный резервуар.

Он наполнен специальными нейтрализаторами – гранулами из щелочных металлов. За счет химической реакции между ними и конденсатной жидкостью образуется углекислый газ и очищенная вода. Она уже не представляет опасности и допустима к сливу в канализацию.

Читайте также: Конвекторы на газе для отопления различных помещений

Условия применения конденсационного котла

Не для каждой системы отопления газовые конденсационные котлы дадут тот эффект, которого от них ожидают. Максимум достигается при их использовании на низкотемпературных системах отопления. Это может быть, например, теплый пол или что-то подобное.

Газовые конденсационные котлы эффективны при системе отопления теплый пол

Газовые конденсационные котлы эффективны при системе отопления теплый пол

Температура воды в «обратке» не должна превышать + 57оС. Иначе процесс конденсации будет недостаточен и должной эффективности от работы котла получить не удастся.

Чем ниже температура теплоносителя в обратной линии системы отопления, тем большее количество тепла может быть получено за счет эффекта конденсации. Соответственно, больше будет и экономия газа.

При минимальном использовании конденсации, такой котел все равно будет эффективнее обычных котлов минимум на 5%. Но, тогда совершенно не оправданы большие затраты на его приобретение.

Читайте также: Теплый пол в доме как способ его отопления

Когда получается максимальный эффект

Все зависит от того, насколько газовые конденсационные котлы загружены. Если это около 30%, то достигается максимальный эффект. В таком режиме котлам приходится работать основное время отопительного сезона. Поэтому, оправданным будет решение о приобретении прибора немного завышенной мощности.

Как этого достичь при уже существующих системах отопления, рассчитанных на высокую температуру теплоносителя? Наиболее простой выход состоит в увеличении количества радиаторов отопления.

Нужно нарастить площадь теплоотдачи примерно на 30% против расчетной для высокотемпературных систем отопления.

Газовые конденсационные котлы — главные преимущества

Ими являются высокая эффективность работы и использования газа. Соответственно, достигается его экономия на единицу произведенного количества тепла.

Газовые конденсационные котлы - аппарат Baxi

Газовые конденсационные котлы — аппарат Baxi

При таких котлах нет затрат на устройство системы отвода продуктов сгорания газа и вентиляции помещения. Дымоходы и вентиляционные каналы не сооружаются.

По сравнению с традиционными аппараиами конденсационные служат в два раза дольше. К недостатку следует отнести их стоимость. Стоят газовые конденсационные котлы в два раза дороже.

Читайте также: Пиролизные твердотопливные котлы для отопления помещений

Автор: Сергей Морозов.

Внимание! Эта статья защищается законом об авторском праве в цифровую эпоху (DMCA). Запрещается любое копирование без моего разрешения.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Похожие материалы
0 0 голос
Article Rating
Подписаться
Уведомить о
guest
0 Комментарий
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
()
x