Принцип работы и преимущества конденсационного газового котла

Монтаж подобного оборудования в низкотемпературный узел обеспечивает высокие показатели КПД, которые превышают отметку 100%. С чем это связано, и в чем заключается принцип работы конденсационного газового котла?

Общая информация

Конденсационные котлы представляют собой усовершенствованную версию обычного котла конвекционного типа. При этом принцип работы последнего знаком даже тем, кто никогда раньше не интересовались техническими вопросами или физикой. В качестве источника энергии для таких установок задействуется газ в двух формах:

• природный (магистральный);
• сжиженный (баллонный).

Во время сгорания топлива, как и любых других органических веществ, происходит образование углекислого газа и воды, что приводит к выделению внушительного количества энергии. Это вызывает нагрев теплоносителя — специальной жидкости, которая циркулирует по трубам отопительной системы.

В данном видео рассмотрим какой котел лучше выбрать:

Показатели коэффициента полезного действия достигают 90%, что превосходит аналогичные показатели у котлов, работающих на жидком и твердом топливе. Тем не менее, по мере развития науки и техники люди пытались максимально улучшить продуктивность котлов и достичь 100% результатов. Ведь некоторые продукты сгорания газа, которые составляют 10 процентов от общей массы, банально выходят через дымоходную трубу. Кстати, они разогреты до +150…+250°С.

В поисках оптимальных решений ученые и инженеры старались обеспечить более полную рекуперацию теплового потенциала, но воплотить это в реальность удалось только 10 лет назад, когда на свет вышли первые конденсационные котлы.

Как работает конденсационный котел и в чем заключаются принципиальные отличия от традиционных установок, рассказать просто. После отработки основной процедуры сгорания топлива и передачи выделенного тепла аппарат начинает автоматически остужать газообразные продукты до отметки +50…+60°С, т.е. до начала конденсации воды.

Как устроены конденсационные котлы

Принцип работы конденсационных газовых котлов интересует широкую аудиторию потребителей. Связано это с тем, что в последнее время такие системы перестали казаться атрибутом роскоши, а составили достойную конкуренцию традиционным установкам.

Когда достигается температурный режим +56°С (так называемая «точка росы), жидкость начинает переходить из парообразного состояния в конденсированное. Именно в это время начинается выделение дополнительной энергии, которая не выходит за пределы помещения через дымоход, а идет на обогрев труб. Это значит, что котел буквально «забирает» эти 10% тепла и передает их теплоносителю.

Интересно: дымоход своими руками.

Многие производители конденсационных систем утверждают, что показатели КПД их продукции превышают отметку 100%. Объясняется это применением немного измененной системы оценки.

При расчетах производительности обогревателей часто учитывается часть тепла, которое отдается теплоносителю. В сумме это составляет 108−110%.

Если брать во внимание точку зрения официальной физики, то такой алгоритм не совсем правильный, ведь, рассчитывая КПД, важно обращать внимание на полный энергетический потенциал, образованный при горении топливной смеси. В таком случае на конечный результат будет влиять и энергия, которую нужно было затратить на перевод воды из одного состояния в другое.

Короче говоря, заявления о 110% процентном КПД являются ничем иным, как обычным маркетинговым ходом, который позволяет активнее реализовать продукцию на рынке. В любом случае, конденсаторный котел и газовый, привычный для XX века, существенно отличаются друг от друга по показателям производительности. Преимущества первого типа очевидны и заключаются в:

• максимальной эффективности работы;
• экономичном потреблении ресурсов.

Конструкционные особенности

Что касается конструкции кондиционного котла отопления, то она мало чем отличается от обычного газового. Тем не менее некоторые отличия все-таки присутствуют, и их роль очевидна. К ключевым элементам системы следует отнести:

1. Камеру сгорания топлива с горелкой, вентиляционным оборудованием и элементом подачи топливной смеси.
2. Первичный теплообменник.
3. Камеру охлаждения смеси до температуры, равной «точке росы» (+56…+57°С).
4. Вторичный теплообменник, в котором осуществляются конденсационные процессы.
5. Емкость для хранения конденсата.
6. Дымоходная труба, по которой происходит отвод холодных дымовых газов.
7. Насос для циркуляции жидкости в системе.

Задача первичного теплообменника, соединенного с камерой сгорания, заключается в охлаждении выделяющихся газов до температуры, которая намного выше «точки росы» (по аналогичному принципу работают традиционные газовые котлы конвекционного типа). После этого смесь дыма перемещается к вторичному теплообменнику, в котором осуществляется доохлаждение до температурных показателей ниже +56°С. При этом водяной пар переходит в состояние конденсата и скапливается на стенках теплообменника, а затем собирается в специальном контейнере и стекает в канализационное отверстие.

Жидкость, которая используется в качестве теплоносителя, перемещается противоположно направлению паровой смеси. В свою очередь холодная вода проходит через конденсационный теплообменник и нагревается, а затем переходит в первичный теплообменник и становится еще более горячей.

Образование конденсата

Полученный конденсат уже не является чистой H20, а представляет собой смесь из различных неорганических кислот с относительно невысокой концентрацией. Однако из-за постоянного повышения температуры внутренних узлов его относят к агрессивным составам. Чтобы предотвратить развитие деформации из-за воздействия конденсатов, конструкции котлов изготовляют из кислотостойких материалов. В их качестве может использоваться:

• нержавеющая сталь;
• симулин (алюминиево-кремниевый сплав).

В большинстве случаев теплообменники обладают литой конструкцией, а от сварных швов производители отказываются. Это объясняется их уязвимостью к коррозийным разрушениям.

Конденсация пара должна происходить только во вторичном теплообменнике. Если она пойдет дальше, в дымоход, это снизит тепловой потенциал установки, а также негативно повлияет на материал трубы. Из-за этого для производства дымоходов тоже принято использовать нержавейку или пластик, а отдельные горизонтальные узлы помещают под небольшим углом, чтобы конденсат сливался обратно в котел, а не выходил наружу. Важно понимать, что газы, которые выходят из конденсатника, остужены до невероятно низких температур, а все, что не перешло в состояние конденсации в котле, начнет конденсироваться непосредственно в дымоходе.

В разную пору года и суток от котловой установки требуется определенный объем тепла, который регулируется горелкой. Этот элемент может быть как модулируемый, поддерживающий плавное изменение мощности, так и немоделируемый, у которого показатели мощности фиксированы в определенном диапазоне. Последний вариант подразумевает регулировку частоты включения горелки исходя из предпочтений хозяина. Однако в современных котлах для жилых помещений задействуются моделируемые горелки.

Получив общее представление об кондиционных котлах отопления, принципе их действия, а также типах горелок, можно более серьезно подходить к вопросу приобретения системы и последующего монтажа. Но в большинстве случаев базовой информации не хватает, чтобы убедиться, что предстоящий выбор оправдает себя. Поэтому многие люди желают подробно изучить основные преимущества и недостатки конденсационных котлов.

Плюсы оборудования

Список преимуществ конденсационных котлов очень обширный, что объясняет высокую популярность такой разновидности обогревательных систем. К ключевым плюсам можно отнести:

1. Экономичность. Если сравнивать конденсационные котлы с обычными конвекционными моделями, то они потребляют на 35% меньше топлива, что позволяет существенно снизить расходы на обогрев помещения.
2. Экологичность. Процент сокращения вредных выбросов достигает 70% в сравнении с традиционными газовыми установками.
3. Возможность установки дымоходов из пластика из-за низкой температуры отходящих газов. Пластиковые модели существенно дешевле классических стальных.
4. Тихая работа, которая повышает уровень комфорта проживания в помещении.

Что касается расхода топлива, то он определяется и мощностью оборудования, и нагрузкой, которая возлагается на котел. Чтобы полностью обогреть жилище площадью 250 квадратных метров, вполне подойдет 28-киловатный котел с расходом топлива 2,85 м3/ч. Для сравнения, классические газовые агрегаты будут требовать не меньше 3,25 м3/ч. В результате за шестимесячный период эксплуатации получится экономия средств около 3 тысяч рублей.

Еще один важный плюсом системы — минимальный объем вредных выбросов. Во время сгорания органической топливной смеси происходит образование углекислого газа, который вырабатывает углекислоту. К тому же, в любых топливах присутствуют химические соединения серы, азоты, фосфора и многих других элементов, которые при контакте с водой тоже дают кислоты.

Обычные газовые котлы выбрасывают пары воды с различными примесями в воздух, загрязняя его. У конденсационных установок этот минус отсутствует, т.к. все кислоты не покидают конденсат.

Перечень недостатков

Несмотря на массу плюсов, у конденсационных котлов есть и весомые преимущества. Некоторые из них заставляют потребителей отказаться от своего выбора и искать другие варианты:

• высокаястоимость оборудования;
• низкий тепловой потенциал при эксплуатации в высокотемпературных системах;
• сложности утилизации конденсата;
• высокая чувствительность к качеству забираемого воздуха.

И хоть конденсационные котлы способны выдавать дополнительные проценты тепловой энергии, за них приходится немало платить. При этом стоимость оборудования повышается из-за сложных технических особенностей, поэтому такой котел окажется гораздо дороже, чем классическая модель с аналогичными показателями мощностями. С одной стороны, это оправдывается большим сроком службы, но не все готовы платить за обогревательное оборудование тысячи долларов.

Доступные на рынке модели конденсационных котлов условно разделяются на три ценовые категории: премиальный класс, средний и бюджетный. Представители первой группы предназначаются для узкого круга потребителей, и к ним относятся дорогостоящие установки от ведущих немецких производителей. Среди преимуществ таких котлов выделяют соответствие всем стандартам экологичности, наличие многих функций, максимальный уровень комфорта, а также возможность программирования работы.

В среднем ценовом сегменте расположены более дешевые модели с урезанным функционалом. В плане экономичности и экологичности к ним нет никаких претензий, при этом показатели производительности находятся на оптимальном уровне. Котлы этого класса поддерживают массу важных функций, а также автоматизированы, поэтому они способны самостоятельно изменять параметры работы с учетом окружающей температуры.

Эконом-класс рассчитан на ту аудиторию потребителей, которая готова смиряться с низкой производительностью в пользу дешевизны. При этом бюджетная продукция всегда находится на лидирующей позиции по объемам продаж.

При выборе будущего конденсационного котла важно учитывать и его стоимость, и рабочие показатели. Гораздо разумнее купить более дорогую систему, которая сможет проработать без сбоев в течение нескольких десятков лет, нежели переплачивать за дешевые модели, способные выйти из строя через короткий промежуток времени.