Устройство и принцип работы газовых конденсационных котлов

Виды конденсационных газовых котлов

Как и большинство других газовых котлов, конденсационное оборудование этого типа можно классифицировать по нескольким признакам.

1. По месту установки. В этом отношении они мало чем отличаются от классического оборудования данного типа – существуют напольные и настенные конденсационные газовые котлы. Какая между ними разница, современному человеку объяснять не приходится – напольные агрегаты могут быть более мощными и предназначены они для обогрева большей площади помещений.
2. По количеству нагревательных контуров – одноконтурный конденсационный газовый котел и двухконтурный. Первый работает исключительно на отопление, а второй, кроме обогрева помещений, дополнительно может снабжать постройку горячей водой.

Как и все другие котлы, конденсационные агрегаты отличаются по мощности, на которую следует обращать внимание при выборе котла в первую очередь, так как от этого показателя в полной мере зависит способность котла обогревать помещение той или иной площади. Максимальная мощность настенных конденсационных котлов не может превышать 24кВт – в отличие от них, аналогичный показатель напольного оборудования данного типа может доходить до 100кВт

Ассортимент

Что входит в комплект при покупке конденсационного котла

На рынке представлен довольно широкий ассортимент отопительного оборудования этого типа. Между собой они отличаются мощностью, дизайном, габаритами, исполнением. Популярностью пользуются настенные котлы благодаря своим компактным размерам. Под них нет необходимости выделять отдельное помещение, их можно установить на кухне или в ванной. Мощность настенного конденсационного оборудования может существенно превышать мощность традиционных котлов. Показатель производительности отдельных агрегатов достигает 105 кВт.

Напольное оборудование этого типа используется реже. Котлы могут применяться для обогрева больших площадей. Их мощность колеблется в диапазоне от 87 до 628 кВт.

В продаже есть одноконтурные и двухконтурные модели. Последние кроме обогрева дома обеспечивают ещё и горячее водоснабжение. Они довольно производительны. Прибор, мощность которого 105 кВт, способен обеспечить тепло и горячую воду в доме площадью до 500 м.кв.

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

Сергей БугаевТехнический специалист компании Ariston

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.

Сергей Бугаев

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%.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

Среди многочисленных технических характеристик конденсационных котлов основными являются:

Мощность.

Мощность котла определяется исходя из площади и объема обогреваемых помещений, а также степени их утепления. Излишняя мощность приводит к перерасходу газа, а недостаточная способствует быстрому износу оборудования;

Количество контуров.

Конденсационные котлы могут быть как одноконтурными, так и двухконтурными. В первом случае котел обогревает только теплоноситель, который используется для обогрева помещений, во втором может нагревать и воду для бытовых нужд (горячее водоснабжение дома). Двухконтурные котлы устанавливают в небольших домах или квартирах с хорошей теплоизоляцией.

Для обогрева помещений большого объема устанавливают одноконтурные котлы. При этом воду для бытовых нужд нагревают с помощью бойлера косвенного подогрева.

Потребление газа.

Зависит от мощности и КПД котла, а также нагрузочных параметров системы отопления.

Температурный режим.

Определяет эффективность работы котла (КПД). При этом, чем ниже температура «обратки», тем интенсивнее конденсируется вода в теплообменнике.

Способ установки.

Конденсационные котлы бывают двух типов настенные и напольные.

Напольные это одноконтурные котлы, обладающие большой мощностью (больше 100 кВт). Как правило, такие котлы устанавливаются в отдельном помещении на специально подготовленную площадку.

Настенные котлы компактны и не требуют перед установкой специальных подготовительных работ. Обычно их мощность не превышает 100 кВт. Настенный котел не требует полноценного дымохода вполне достаточно трубы, выведенной на улицу.

КПД конденсационного котла.

Конденсационные котлы в процессе работы отбирают у продуктов сгорания не только явное тепло (низшая теплота), но и теплоту конденсации водяного пара (скрытая теплота парообразования).

При этом, используя общепринятую методику расчета эффективности традиционных газовых котлов, которая не учитывает количество теплоты, уходящей в дымоход, КПД конденсационного котла составляет 100%.

Если добавить к этому значению количество тепла, получаемое от использования «скрытой теплоты парообразования», которая составляет порядка 8…11%, то получится, что КПД конденсационных котлов может достигать 108…111%.

Но такая величина КПД является чисто условной, определяется методикой расчета и является скорее маркетинговым ходом, чем результатом точного расчета. В действительности же, объективный расчет эффективности работы конденсационного котла показывает, что его КПД составляет порядка 95…97% (для сравнения: КПД конвекционного котла не превышает 86%).

Критерии выбора

При выборе конденсационного устройства рекомендуется отдать предпочтение производителю с хорошей репутацией среди покупателей и выпускают изделия по инновационным технологиям с повышенным комфортом при эксплуатации.

Что касаемо технических характеристик котлов, нужно обратить внимание на следующие моменты:

Производительность. Слишком высокая мощность может быть не всегда хорошим вариантом, а функционирование вполсилы в скором времени приведет к выходу из строя оборудования. Поэтому перед покупкой аппарата необходимо рассчитать оптимальную мощность для обогрева дома. Для этого нужно посчитать площадь здания, высоту и уровень утепленности. Можно даже использовать специальные инструменты для исследования частного дома. С помощью них выявятся имеющиеся тепловые потери. Оптимальная мощность конденсационных устройств зависит от климатической зоны. Например, для Москвы на 10 м2 дома мощность оборудования должна лежать в диапазоне 1-1,5 кВт. Таким образом, для системы отопления частного владения площадью 200 м2 нужно оборудование мощностью не менее 20 кВт.

От него во многом зависит быстрота реагирования отопления на внешние факторы:

• Силумин, или сплав кремния и алюминия, – предназначен для борьбы с агрессивным конденсатом. Теплообменный аппарат в этом случае должен быть бесшовным, так как наличие швов увеличивает риск появления коррозии.
• «Нержавейка» считается недорогим материалом по сравнению с силумином. К преимуществам нержавеющей стали можно отнести устойчивость к коррозионному воздействию, отсутствие инертности и невосприимчивость к термическим ударам. Поэтому рейтинг материалов для изготовления теплообменников возглавляет «нержавейка».

• Экологичность. Обычные турбированные котлы при сгорании топлива выделяют в атмосферу пары с кислотными примесями, а в конденсационных устройствах пары растворяются в конденсате и подвергаются нейтрализации.
• Температура эксплуатации влияет на коэффициент полезного действия оборудования. С понижением температуры увеличивается интенсивность конденсатообразования. Так, при температурном режиме паров от 30 до 40 градусов наиболее высокая скорость образования конденсата. При этом конденсатообразование происходит в постоянном режиме.

• Управление. Современные конденсационные устройства оснащаются автоматизированной системой управления. Автоматика позволяет контролировать и управлять температурным режимом, расходом и давлением в контурах. Наиболее продвинутые модели котлов регулируются через специальное приложение на смартфоне.
• Способ установки: на полу или на стене. Напольные модели с одним контуром выпускаются мощностью более 100 кВт, легко присоединяются к котельному оборудованию при помощи насосных агрегатов. При интенсивном использовании горячей воды напольный котел станет отличным решением. Если площадь дома небольшая, а также воды расходуется намного меньше, рекомендуется отдать предпочтение настенным моделям с двумя контурами. Они компактны и имеют невысокую мощность – до 100 кВт, легко монтируемы и не требуют специального дымоотвода.
• Ценовая политика газовых котлов конденсационного типа.

Все модели оборудования делятся на следующие классы:

• Котлы премиум-класса обычно выпускаются под немецкими брендами. Они удобны в использовании, безопасны во всех отношениях, бесшумны, выполняются из высококачественных материалов, эффективны в эксплуатации и отвечают экологическим требованиям. Однако они имеют один недостаток – высокая стоимость.
• Котлы средней стоимости выпускаются торговой маркой Baxi и отличаются комфортом, экономичностью, экологичностью и разнообразием моделей. Аппараты данного класса также соответствуют европейским требованиям.

В следующем видео вас ждет обзор конденсационного котла Vaillant EcoTec от Азбуки Тепла.

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.

1. Дымоход.2. Расширительный бак.

3. Теплообменные поверхности.4. Модулируемая горелка.

5. Вентилятор горелки.6. Насос.7. Панель управления.

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 модулируемые горелки.

Итак, вы, надеемся, получили общее представление о том, что такое конденсационный котел, как он устроен и по какому принципу работает. Однако, скорее всего, этих сведений будет недостаточно для того, чтобы понять, а стоит ли лично вам приобретать подобное оборудование. Чтобы помочь вам принять то или иное решение, расскажем обо всех достоинствах и недостатках, плюсах и минусах конденсационного котла, сравнив его с традиционным конвекционным.

Популярные модели

Давайте теперь посмотрим, что мы можем купить на российском рынке и по каким ценам. И в этом разделе мы затронем три самые востребованные модели, получившие высшие оценки пользовательской аудитории.

Baxi Duo-Tec Compact 24

Было бы странно, если бы первое место заняла продукция иного бренда. Перед нами типичный настенный конденсационный газовый котел мощностью 20 кВт. Причем мощность регулируемая, нижняя планка – 3,4 кВт. Теплообменник выполнен из нержавеющей стали, внутри агрегата уже предусмотрена вся необходимая обвязка. Температура теплоносителя может регулироваться в самых широких пределах – от +25 до +80 градусов. Температура в контуре ГВС – от + 35 до +60 градусов с производительностью до 13,8 л/мин. Газовый отопительный конденсационный котел от Baxi может работать как с традиционными батареями, так и с системами теплых полов. Он оснащается собственной панелью управления, но для большего удобства к нему рекомендуется подключить комнатный термостат. Также на борту имеются все необходимые системы безопасности и автодиагностика. Стоимость агрегата не самая высокая – в пределах 45-50 тыс. рублей.

Vaillant ecoTEC plus VU OE 466

Buderus Logamax plus GB172-42 i

Компания Buderus радует своих потребителей надежной техникой. А ее конденсационный газовый котел Logamax plus GB172-42 i получился на редкость удачным и даже красивым – он наделен внушительной черной передней панелью (также присутствует модификация с белой панелью). Если у вас черная кухня (данное оборудование часто монтируется в кухонных помещениях), то он станет идеальной покупкой. Тепловая мощность агрегата варьируется от 5,9 до 41,9 кВт. Его основу составляет новейший теплообменник из прочного алюминиевого сплава. Контура ГВС на борту нет, но он реализован в младшей модели мощностью 30 кВт. Примечательной особенностью данной модели является поддержка дистанционного управления через интернет. Средняя стоимость данного конденсационного газового котла варьируется в пределах 95-105 тыс. рублей, хотя встречаются и более дорогие предложения.

Как устроено оборудование?

С принципом работы отопительной системы выходит, что конструкция котла имеет два теплообменника: основной и дополнительный (или вторичный). Основное устройство функционирует стандартно и нагревается за счет используемого газа. Основная часть тепла образуется именно в этом теплообменнике. Что же касается второго – дополнительного теплообменника, то он работает на энергии паров воздуха, которые конденсируются на оборудовании.

Если с основным прибором все просто, то конденсационное устройство имеет сложную структуру. Так как температура паров незначительная, а тепла необходимо отобрать достаточное количество.

Существует ряд технических моментов, которые позволят достигнуть максимального эффекта:

• К теплообменнику присоединяются спиралевидные ребра для того, чтобы увеличить поверхность для отбора температуры.
• Для интенсивного отбора тепла можно использовать полости, которые имеют разный диаметр сечения.
• На обратный контур конструкции котла можно вмонтировать вторичный теплообменник.

При этом, компании-производители конденсационных котлов оборудуют в конструкции только лучшие горелки, благодаря которым газ и воздух оптимально и эффективно взаимодействуют.

Преимущества и недостатки

Положительные характеристики конденсационного оборудования:

• Нет необходимости в дымоходе, который обладает сложной конструкцией. Так как температура продуктов сгорания небольшая, есть возможность обустройства дымохода из алюминиевых и пластиковых труб. Также разрешается устройство коаксиальных дымоотводов, где воздушная масса подается и отводится по методу «маленькая труба в большой трубе», то есть продукты сгорания удаляются сквозь стену в атмосферу.
• Компактность в сочетании с большой производительностью. Линейка конденсационных аппаратов, имеющих производительность 120 кВт, выполнены в настенных вариациях. Традиционные газовые устройства занимают намного больше места и бывают только напольными.

• Забор воздушной массы для оптимального функционирования из здания, в котором они располагаются. Таким образом, отпадает необходимость в обустройстве специальных котельных помещений для оборудования мощностью менее 60 кВт.
• Сокращение выделения вредных газов и паров в атмосферу.
• Значительная экономия газа. При качественной установке устройства мощностью 60 кВт за зиму можно сэкономить около 2000 м3 топлива.

Отрицательные характеристики оборудования конденсационного типа:

• Дороговизна. В среднем, цена стандартных котлов такой же мощности до 40% ниже стоимости конвекционных котлоагрегатов.
• Нельзя конденсат сливать в септик, поэтому необходим специальный резервуар для сбора конденсата, где он нейтрализуется при помощи нейтрализующих компонентов, и только потом его можно направить в емкость для слива. Резервуар для конденсата должен быть достаточно большой вместимости, так как оборудование даже с маленькой мощностью выдает высокий объем конденсата.
• Необходимость отопительной системы, функционирующей при низких температурных режимах.
• Неэффективная работа при слишком низких температурах, так как появляется необходимость в повышении температуры теплового носителя.
• Энергозависимость.

Стоит ли приобретать «конденсационник»?

Конденсационники бывают настенные и напольные. Мощность первых в зависимости от модели может составлять до 120 кВт, вторых – до 320 и более кВт. При необходимости увеличения мощности установок можно увязывать котлы в каскад.

В зависимости от предназначения, различают одноконтурные и двухконтурные конденсационные котлы. Одноконтурные – исключительно для решения вопроса отопления; двухконтурные – это отопление + ГВС.

Каскадное подключение конденсационных котлов позволяет с легкостью организовать компактную, удобную в эксплуатации котельную, способную демонстрировать в переходный период колоссальную экономию

До сих пор в сомнениях, стоит ли обзаводиться конденсационным котлом и возлагать на него большие надежды? Объективный взгляд на преимущества и недостатки данного оборудования поможет вам сделать правильный выбор.

Конденсационные котлы обладают характеристиками, превосходящими даже самые жесткие требования, предъявляемые к отопительным агрегатам сертификационными органами. Они рекомендованы для установки в заповедных и курортных зонах. Количество вредных выбросов у конденсационных котлов меньше чем у газовых в 5-8 раз

Советуем изучить — Достоинства и недостатки каменных кухонных моек

К основным плюсам агрегатов можно отнести:

• Предельную компактность. Конденсационник мощностью до 120 кВт всегда можно найти в настенном исполнении. Традиционные котлы такой же мощности бывают, как правило, исключительно напольными, следовательно, занимают намного больше места;
• Малый вес;
• Высокую эффективность;
• Глубокую модуляцию;
• Экономию средств на обустройство дымохода;
• Экологичность – минимум вредных выбросов в окружающую среду;
• Пониженную вибрацию;
• Низкий уровень шума. Грамотно продуманная конструкция агрегатов позволяет практически полностью исключить шумовые эффекты. Эксплуатация котлов данного типа внутри жилых помещений не вызывает никакого дискомфорта;
• И главное, существенное уменьшение расходов на газ – от 10% до 35% в зависимости от «исходных условий».

Из минусов оборудования стоит отметить:

• Весьма высокую стоимость. Конденсационник обойдется на 40-120% дороже обычного котла;
• Неэффективность при сильных морозах. Когда на улице лютая стужа, температуру воды в отопительной системе однозначно приходится повышать. Если температура возвратной воды превысит 60 градусов, конденсационный котел не сможет выполнять свою чудо-функцию и перейдет в режим обычного котла с КПД около 85%.

Практика показывает, что, несмотря на все нюансы, конденсационные котлы – верный выбор вдумчивых хозяев, ценящих грамотную экономию и жаждущих привнести в свой дом максимальный тепловой комфорт

Обратите внимание, что наслаждаться по настоящему эффективной системой на базе конденсационного котла вы сможете только в том случае, если доверитесь в вопросах выбора и установки оборудования грамотным профессионалам

Эксплуатация традиционного газового котла влечет за собой некоторую потерю тепловой энергии вместе с продуктами сгорания. Другим негативным моментом выступает образование химически агрессивного конденсата, который вызывает коррозию в системе.

Конденсационный котел охлаждает продукты сгорания ниже точки образования конденсата. Результатом становится конденсация водяного пара с отдачей скрытой энергии теплоносителю, который нагревается в котле.

Преимущества и недостатки

Плюсы конденсационных котлов являются основными критериями выбора именно данной конструкции для отопительных систем. К ним относятся:

• экологичность – минимальное количество выбросов токсичных веществ, для сравнения, в среднем на 70% ниже, чем газовых или твердотопливных;
• компактность размером, за счёт чего их можно устанавливать даже в малогабаритных помещениях;
• малошумность и отсутствие вибраций;
• относительно невысокая температура отводимых газов, что позволяет оборудовать котлы пластиковыми дымоходами и экономить финансы;
• возможность каскадной установки, позволяющая отапливать большие по площади помещения или организовывать отопительные системы повышенной надёжности;
• точная регулировка мощности нагрева, благодаря которой можно изменять КПД конденсационного котла и использовать его в экономных режимах.

• высокая стоимость оборудования и запчастей к нему;
• сложная конструкция теплообменника, требующая периодических обслуживаний и контроля состояния;
• необходимость утилизации конденсата;
• высокие требования к чистоте воздуха в помещении;
• неэффективность использования при высоких температурных режимах.

То есть минусы конденсационных котлов не так существенны, по сравнению с экономичностью, долговечностью, надёжностью и их экологичностью, особенно при их эксплуатации в жилых помещениях.

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.

Перед тем как приступать к обустройству отопительной системы частного дома, следует ознакомиться с тем, что такое конденсационных газовый котёл. Выбрав для обслуживания системы это оборудование, вы обеспечите максимально эффективное и экономное функционирование отопительной системы.

Часто владельцев останавливает высокая стоимость инновационного оборудования. Но есть правильно провести расчёты, окажется, что конденсационные котлы искупят себя всего за два-три сезона. При соблюдении правил эксплуатации приборы прослужат на протяжении многих лет, обеспечивая комфорт и тепло в вашем доме.

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.

Специфика эксплуатации

Чтобы перевести систему отопления с обычного котла на конденсационный, просто подключить к имеющимся коммуникациям новый агрегат недостаточно: кроме того, что для замены любого газового оборудования нужно взять разрешение, так ещё и сам процесс его эксплуатации потребует соблюдения некоторых правил.

Требования к системе отопления

Схема низкотемпературного отопления Поскольку для конденсации пара используется уже прошедший по трубам охлаждённый (30–50 °С) теплоноситель, работать с максимальной отдачей такие котлы будут только в низкотемпературных системах – к ним относятся тёплые полы, стеновые панели, капиллярные маты и батареи с увеличенным числом секций.

В системах, функционирующих в высокотемпературном режиме (60–80 °С), конденсационные агрегаты теряют существенную часть эффективности, до 6–8 %.

Однако говорить, что они совсем не годятся для стандартного радиаторного или лучистого отопления нельзя, ведь даже в них поддерживать слишком высокую температуру (50–55 °С) обогрева жилого дома большую часть времени просто нет необходимости – за исключением нескольких морозных недель за целый период.

Поэтому, в межсезонье конденсационник может полноценно обслуживать и стандартные системы – просто, когда наступит сильное похолодание (-25–30 °C), он перейдёт в усиленный режим работы. Процесс конденсации при этом прекратится и КПД упадёт, но всё равно он на 3–5 % будет выше, чем у конвекционных агрегатов.

Образование конденсата

Пример отвода и нейтрализации конденсата. Следующий важный нюанс, который многие пользователи отмечают как недостаток – котлу необходима ежедневная утилизация отработанного конденсата.

Количество конденсата можно определить из расчета 0,14 кг на 1 кВт/ч. Так, например, агрегат мощностью 24 кВт, который в среднем работает с нагрузкой 40–50 % (благодаря точной регулировке параметров, исходя из погодных условий, может задействоваться и меньшая часть ресурса), выделяет около 32–40 л в сутки.

• центральная (поселковая, городская) канализация – конденсат можно просто сливать, при условии, что его разбавили в пропорции минимум 10:1, а лучше 25:1;
• локальная очистительная станция (ЛОС) и септик – конденсат предварительно должен проходить через процедуру нейтрализации кислоты в особом резервуаре.

Наполнителем для нейтрализатора, как правило, служит мелкая минеральная крошка совокупным весом от 5 до 40 кг. Менять её придётся вручную каждые 1–2 месяца. Также есть модели со встроенными нейтрализаторами, попадая в которые, конденсат автоматически ощелачивается и самотёком отводится в канализацию.

Пример применения компактного нейтрализатора при производстве небольшого к-ва конденсата.

Дымоход

Для удаления продуктов сгорания на конденсационные котлы устанавливают облегчённые дымоходы, не требующие строительства более традиционного аналога. Обычно под понятием «облегчённые» подразумеваются коаксиальные дымоходы – объединены в конструкцию по принципу «труба-в-трубе».

Коаксиальный дымоход одновременно используется как для выброса дыма (через внутреннюю трубу), так и для подачи воздуха (через пространство между внутренней и внешней трубой). За счёт такой конструкции он не забирает кислород из помещения, а также повышает КПД котла, т. к. воздух подогревается ещё до поступления на горелку.

Монтаж такого дымохода относительно прост: единственная сложность – необходимость размещения под небольшим углом (3–5 °) к улице. Это делается для того, чтобы весь скапливающийся на стенках внутренней трубы конденсат не попадал обратно в камеру сгорания и на первичный теплообменник котла, многократно снижая срок службы уязвимых к кислотности агрегатов.

Дымоходные трубы для конденсационных агрегатов изготавливаются из лёгких антикоррозийных материалов – нержавеющей стали и жёстких полимеров (пластика): при низких температурах отработанного газа они не деформируются, не плавятся, а также не выделяют в атмосферу каких-либо загрязняющих веществ.

Что это такое?

Конденсационный котел, в том числе работающий на газовом топливе, призван решать проблему подпитки теплого пола. Низкая (относительно) температура циркулирующей жидкости позволяет справляться с этой задачей эффективно. А также, по заявлениям поставщиков, удается на продолжительном отрезке времени сократить траты на приобретение энергоносителей. Если обратиться к информационным материалам производителей, можно наткнуться на упоминания о КПД на уровне 108-100%. Это кажется противоречащим законам термодинамики, тем более что лучшие котлы иных типов имеют КПД на уровне 90-95%.

Причина такой разницы состоит в том, что обычные котлы, сжигающие газ, не вовлекают в свою работу стадию испарения и конденсации. Прошедшие сквозь теплообменник горячие газы в конденсационном котле не улетают в дымоход, унося бесполезные несколько процентов тепловой энергии. Решение проблемы найдено в понижении температуры вытекающих газов до 55 градусов. Такая температура равняется точке росы при обычных условиях, пары воды при достижении этой точки конденсируются и выделяют тепловую энергию. Итак, главная особенность конденсационного котла — применение энергии, выделяющейся при фазовых переходах.

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.

Сферы использования

Сферы применения котлов конденсационного типа следующие:

• для обогрева квартир и частных домов;
• для промышленных целей: отопления цехов или горячего водоснабжения;
• обогрева офисных помещений, мест общего доступа.

Конденсационный котел часто используют для обогрева квартир и частных домов

Конденсационный газовый котел – принцип работы

Принцип действия конденсационного оборудования представлен несколькими поочередными этапами:

• прохождение продуктов сгорания через первый теплообменник, с охлаждением до температурных показателей выше точки росы и передачей тепловому носителю порядка 90% всей энергии;
• подача продуктов сгорания внутрь конденсируемого теплообменника с последующим их охлаждением до температурных показателей в 50оС;
• осуществление конденсации пара и передачи скрытой энергии на уровне 10% тепловому носителю;
• поступление конденсата внутрь специального резервуара, и последующее его выведение посредством специальных труб нейтрализующих резервуаров.

Следует отметить, что для изготовления конденсируемого теплообменника обязательно должны применяться современные и высококачественные материалы, обладающие отличными противокоррозионными характеристиками.

Принцип работы конденсационных котлов

Чаще всего с этой целью используются алюминиево-кремниевые сплавы, а также надежная нержавеющая сталь, отличающиеся долговечностью и не подвергающиеся разрушению под действием агрессивных конденсатов.

В современном отопительном оборудовании, представленном газовыми котлами, показатели распределения включают в себя полезную энергию, лучистое тепло и потери, удаляемые с продуктами сгорания непосредственно в атмосферу, но КПД конденсационного котла выше традиционных приборов примерно на 15%.

Конденсационные процессы протекают внутри специальной камеры – теплообменника, который обладает значительной площадью, а вся отобранная тепловая энергия полностью возвращается непосредственно в отопительную систему.

Минусы применения

При достаточно большом количестве преимуществ, существуют и некоторые особенности или, условно говоря – недостатки, которые следует учитывать при выборе, установке и обслуживании конденсационных котлов:

• Недостаточно высокие температурные показатели прогрева воздушных масс в отапливаемом помещении. Такая особенность связана с соотношением температуры теплового носителя на подачу и «обратку» — 55°C к 35°C, что очень эффективно только при обустройстве системы «теплые полы». Применение конденсационного котла в традиционной системе отопления потребует обязательной установки нескольких дополнительных радиаторов.
• В процессе эксплуатации конденсационного отопительного прибора появляется необходимость обеспечивать утилизацию всего выделяемого конденсата, который содержит определенное количество токсичной кислоты. Химический состав такого конденсата не позволяет использовать для слива локальные канализационные системы, представленные традиционными септиками.

При обустройстве отопительной системы с применением конденсационного котла, на этапе проектирования обязательно предусматривается отдельная система, позволяющая эффективно нейтрализовать конденсат.

КПД конденсационного котла

Эксплуатация оборудования с мощностью не более 35Вт при наличии централизованной канализационной системы не потребует установки дополнительного отводного нейтрализатора.

Одним из основных недостатков любых современных конденсационных котлов, по мнению большинства отечественных потребителей, по-прежнему остаётся достаточно высокая стоимость такого отопительного оборудования.

Принцип работы конденсационных котлов

Давайте рассмотрим принцип работы конденсационного газового котла и узнаем, за счет чего он получает дополнительную энергию. Мы уже говорили, что здесь используется принцип конденсации влаги из продуктов сгорания. Если взяться за дымоходную трубу, то мы обнаружим, что она теплая, а в некоторых случаях даже горячая (все зависит от эффективности оборудования). Именно эту тепловую энергию мы и можем отобрать в отопительную систему.

Работает конденсационный котел следующим образом:

Именно наличие второго теплообменника, в котором горячий пар конденсируется и отдает оставшуюся энергию, обуславливает такой высокий КПД всей системы.

• Газовая горелка выделяет тепловую энергию, которая поглощается основным теплообменником;
• Продукты сгорания поступают в конденсационный теплообменник большой площади;
• Проходящий через конденсационный обменник холодный теплоноситель вызывает образование конденсата, забирая тепловую энергию из водяного пара;
• После этого теплоноситель поступает в основной теплообменник.

Для некоторых может остаться непонятным то, откуда вообще берется водяной пар. Ничего странного здесь нет – он образуется в результате сгорания природного газа. Если мы внимательно посмотрим на химическую формулу протекающей здесь реакции, то мы увидим в ее результатах два основных компонента – это водяной пар и углекислый газ. Именно пар и содержит необходимую нам тепловую энергию.

Конденсационный котел отличается повышенным КПД. Это становится возможным за счет более полного отбора тепла из продуктов сгорания. Производители утверждают, что КПД составляет до 115%, но против законов физики не пойдешь – нельзя получить больше энергии, чем ее затрачено. И столь высокий КПД – это всего лишь маркетинговая уловка, нацеленная на увеличение продаж. В действительности же КПД достигает 98%.

Создавая конденсационный котел, разработчики сделали все возможное, чтобы оборудование получилось экономичным и энергоэффективным. Но эффективность напрямую зависит от температуры теплоносителя в обратной трубе. Чем она ниже, тем лучше, оптимальный показатель – от +30 до +40 градусов. Если же температура будет высокой, никакой конденсации не будет – тепло улетит в атмосферу, а КПД упадет. Поэтому теплоноситель сначала поступает в конденсационный, и лишь потом в основной теплообменник.

Иными словами, для того чтобы можно было экономить на газовом топливе за счет высокого КПД, необходимо создать отопительную систему со сравнительно низкой температурой теплоносителя – оптимальным соотношением станет +30 градусов на обратной трубе и +50 на подающей.

Куда девается конденсат?

Этот вопрос часто задают потребители, которые решили приобрести конденсационный котел. В конструкции нагревательного прибора есть небольшой резервуар, где конденсат и собирается. Оттуда он выводится в канализацию. Кстати, в Европе такую воду в канализацию сливать запрещено. Каждый потребитель должен за свой счет проводить утилизацию конденсационных стоков. Вот такие жесткие требования.

Vaillant ecoCOMPACT

Сколько конденсата образуется, например, за сутки? Если взять 30-киловаттный напольный конденсационный газовый котел, то он будет вырабатывать около 30 литров конденсата в сутки. Объем немалый, поэтому европейцы и не дают разрешения на слив всего этого в общую систему канализации. Правда, сегодня на рынке появились модели, в конструкцию которых вмонтирован нейтрализатор. Это новый резервуар, заполненный гранулятом из магния и калия, которые являются щелочными металлами. Кислотный конденсат проходит через щелочную среду с возникновением химической реакции. В результате образуются конечные продукты — углекислый газ и вода. Эту воду уже можно сливать в канализацию.

А теперь несколько слов о максимальной эффективности конденсационного агрегата. Если вы приобретаете эту модель, но оставляете старую систему отопления, где нет лучевой разводки труб, не сетуйте на то, что экономии не получится. Ведь эффективно такой котел будет работать только в период разогрева, а дальше все пойдет по старой схеме. Поэтому совет — сразу меняйте схему разводки. Это первое.

Второе — разница температур на выходе из котла и входе должна быть минимум 55 градусов. При этом оптимальный показатель температуры теплоносителя на выходе должен составлять +82С. И это при естественной циркуляции горячей воды внутри отопительной системы.

Советуем изучить — Как клеить обои на обои и в каких случаях это возможно

Принцип работы конденсационных котлов

При сгорании газа образуются летучие вещества, имеющие высокую температуру. Часть этого тепла отбирается в котле и передается воздуху или теплоносителю, а часть улетает через дымоход. Конденсационные котлы более полно отбирают это тепло за счет энергии, скрытой в водяном паре. Для этого разработаны специальной формы теплообменники, которые при соблюдении некоторых условий вызывают осаждение водяных паров, содержащихся в продуктах горения. При этом высвобождается некоторая дополнительная часть тепловой энергии, которая возвращается в систему отопления.

Принцип действия конденсационных котлов