Конденсационный газовый котёл: особенности и преимущества

Конденсационный газовый котёл: особенности и преимущества

15 нояб. 2017, 21:00
22448 просмотров
Таштабанов Ринат
Мастер-класс, в котором рассказывается о нюансах работы и особенностях эксплуатации конденсационного газового котла.

Об особенностях выбора и работы газового конденсационного котла в формате мастер-класса вам расскажет технический специалист компании Ariston.

Содержание статьи:

  • Принцип работы конденсационного газового теплогенератора.
  • Преимущества использования конденсационного газового котла.
  • В какой системе отопления лучше всего использовать это оборудование.
  • На что обратить внимание при эксплуатации конденсационного газового котла.

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%.

Преимущества использования конденсационного газового котла

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

Сергей Бугаев

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

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

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

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

Сергей Бугаев

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Особенности эксплуатации конденсационного газового котла

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

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

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

Сергей Бугаев

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

Подведение итогов

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

Комментарии (14)
Не написали только,что для низкотемпературной СО нужно установить радиаторов вдвое больше. Да и котел дороже почти вдвое. В итоге,чтобы экономить в месяц 1000руб нужно купить оборудование дороже на 100000.
3
реклама двигатель торговли - смысл данной статьи! Наворочено все в кучу!
2
и еще. Уж очень занятно читать про проблем "утилизации" конденсата, причем идет такое описание, что заставляет напрягаться- или выливать в канализацию или вызывать спасателей! Бред без ума западной цивилизации!
0
Как пользователь конденсационного котла скажу что статья на редкость объективная, из недостатков статьи, не описано что конденсатник при грамотно спроектированной СО не требует смесительных узлов, гидрострелок, гильзованных дымоходов, дополнительных насосов, еще не не сказали то что использование сложного по конструкции конденсатника упрощает систему отопления в целом. Как следствие по затратам система с конденсационным котлом и ТП, будет не дороже обычного котла со смесительными узлами, гидрострелками и насосами. Использование конденсационого котла почти всегда целесообразно в новом жилье, но не всегда целесообразно во вторичном жилье где его придется приспосабливать к старой системе отопления.
1
Не всегда - встроенный насос "слабоват" для большого дома. Плюс использование гидрострелки облегчает создание "независимых" зон отопления (у меня это первый этаж - теплый пол, второй этаж - радиаторы, плюс отдельно - гараж и хозпомещения). Самый главный плюс - полноценная погодозависимая автоматика с гибкой системой настройки режимов.
2
Я не говорил, что конденсационный котел универсальное решение, котловой насос спокойно работает на площадях ТП до 220 м2 лично у меня 180 м2, все что более 220 м2 надо тщательно расчитывать. Для отапливания площадей менее 220 м2 при использовании трубы в ТП - 20 мм как правило проблем не возникает. Использовать с конденсационным котлом ТП радиаторы извращение, какой смысл скрещивать низкотемпературную систему отопления в лице конденсационного котла с высокотемпературной СО в лице радиаторов?
2
>Вес наполнителя – от 5 до 40 кг. >40 литров конденсата т.е. весь букет таблицы Менделеева собираетесь нейтрализовать мраморной крошкой в соотношении 1к1 и так на протяжении аж двух месяцев, это сильное волшебство, я например так совсем не умею :(.
1
Конечно, не химик ведь! Какая таблица Менделеева? Там на практике только углекислота, то бишь газировка обычная.
0
С применением этих котлов есть проблема, по крайней мере в Воронеже. Если применяется дымоход вверх, то нужно заключение на его герметичность. Лаборатории в городе нет. Если в стену - то заключение лаборатории о безопасности для соседей - лаборатории нет (был случай, когда одна бабуля жаловалась на "плохое самочувствие ее и кошечек, так как сосед-буржуй наставил на них трубу и их газом травит"). Ну и, конечно, что делать с конденсатом. В выгребную яму не сольешь, сильно кислая среда. В канализацию городскую - просто запрещено. Возиться с мрамором или мелом каждый месяц - это просто перебор и по трудозатратам, и по деньгам.
1
Проблема применения индивидуального отопления в многоквартирных домах относится ко всем типам котлов.Поскольку загазованность домов/городков превышает все пределы. у Кара-Мурзы есть старая статья о том,что в Питере,если не ошибаюсь,были проекты о переводе целых кварталов на индивидуальное отопление.Сговор производителей котлов со всеми регламентирующими инстанциями.Не помню конец статьи,но помню четкий вывод-если применить данное новшество-получим через три-пять лет поколение астматиков среди детей,а далее и среди взрослого населения. И как выше писали-реклама,двигатель торговли! Цифрами оперируют только так,а заставь с точным теплотехническим расчетом,там и сдуются.А распространены эти котлы менее,поскольку у нас грамотных людей после СССР поболее....
0
Всем привет. Подскажите, конденсационный котел работает только на газе или есть на другом виде топлива?
0
дурак
-1
Насчёт "повышенной мощности". Ну это просто замечательно. Если не учитывать, что конденсационный котёл выходит на заявленную эффективность, только при нагрузке в 30% от номинальной мощности. Атак... Ну просто пестня, а не статья.
0
Абсолютно ошибочно увязывается работа котла в кондесационном режиме с мощностью и температурой подачи. Конденсат будет образовываться при наличии "холодной" обратке, когда температура будет ниже "точки росы" для имеющейся температуре отходящих газов и насыщающем давлении водяных паров в них. Наличие обильного конденсата при нагреве бойлера с температурой подачи 75 градусов, полной мощностью горелки и обраткой на уровне 30-35 градусов, обычная вещь. Я все конденсационные котлы загоняю именно в такие режимы. Холодная обратка - залог успеха. И вот об это в статье ни слова.
3
ИНТЕРЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ