Конденсационный котел принцип работы

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.

Принцип работы конденсационных котлов

“>

При сгорании газа в котлах конденсационного типа возникает эффект образования высокотемпературного водяного пара. Выделенные пары концентрируются в виде жидкости на теплообменнике из нержавеющей стали. Стандартные виды газового отопительного оборудования выводят пар вместе с остальными отработанными продуктами горения через дымоход.

Когда скопления пара образуются на первичном теплообменнике, происходит выделение тепла, которое возвращается обратно в отопительную систему. Этот принцип работы конденсационных котлов обеспечивает высокие показатели КПД и эффективность функционирования всей системы отопления.

Особенности функционирования

“>

Котлы конденсационного типа представляют собой приборы с закрытыми камерами сгорания. Отработанные продукты отводятся наружу принудительным способом. Причем все они имеют минимальную температуру. Наличие дополнительного теплообменника позволяет повысить сопротивление проходу веществ, образованных в процессе сжигания топлива. Данный принцип функционирования делает невозможным эффект естественной тяги. Именно поэтому конденсационный газовый котел работает на основе принципа принудительной тяги.

Конденсационные котлы обладают закрытой камерой сгорания с отводом отработанных газов при помощи специальных турбин. В этом имеются свои преимущества, так как продукты сгорания могут выводиться в любое место за пределы отапливаемого строения, перемещаясь по приточно-отводящим каналам.

Устанавливать конденсационный котел можно в домах без дымохода. Такое решение является более безопасным по сравнению с эксплуатацией традиционных газовых котлов, так как процесс сгорания оказывается полностью изолированным от помещения, куда устанавливается отопительный агрегат.

Применение

“>

Настенные конденсационные газовые котлы, как и напольные модели применяются преимущественно в системах радиаторного отопления либо при необходимости обустройства теплого пола.

Обязательным условием для создания эффекта конденсации выступает поддержание определенной температуры воды в обратной линии. Важно, чтобы теплоноситель оставался холоднее температуры, при которой образуется конденсат. При соблюдении данного условия конденсационный газовый котел будет выдавать максимальную мощность работы на протяжении всего года.

Эффективность

“>

Как достигнуть высочайших показателей КПД, эксплуатируя конденсационный котел? В сравнении с обычными газовыми агрегатами конденсационные устройства рассчитаны на применение тепла от конденсации. Благодаря этому становится реальным достижение показателей коэффициента полезного действия на уровне свыше 100 %.

В случае сгорания природного газа в стандартных котлах отопления бесполезный расход тепловой энергии, которую можно было бы применить с пользой, составляет порядка 11 %. Предполагая, что тепловая мощность котла в результате сжигания топлива составляет 100 % и добавив к данному показателю 11 % скрытого тепла, можно достигнуть выхода тепловой мощности, равного 111%.

Чтобы получить высокие показатели КПД, эксплуатируя конденсационный котел, рекомендуется соединение отопительного агрегата с внешним датчиком температуры окружающей среды. Это дает возможность поддерживать стабильный уровень температуры обратной воды на требуемом уровне для эффективного применения эффекта конденсации.

Безопасность

“>

Благодаря наличию эффекта предварительного соединения газов и воздуха в соответствующих горелках, котел настенный конденсационный продуцирует минимальное количество вредных веществ из отработанных продуктов сгорания.

Если проводить параллель с традиционными котлами, то здесь снижение количества CO и NOx составляет от 80 до 90 %. Именно по этой причине с недавнего времени в высокоразвитых странах в качестве отопительных приборов все чаще применяются конденсационные агрегаты.

Преимущества

Конденсационные отопительные котлы представляют собой новейшее слово в области разработки инновационных технологий. Выгодным решением для потребителя подобные приборы становятся благодаря заметному сокращению потребления топлива. В настоящее время данная технология считается одной из наиболее экономичных при отоплении помещений. Снижение потребления газа на протяжении отопительного сезона здесь составляет около 35 %.

Достижение таких внушительных результатов становится возможным благодаря следующим факторам:

• возникновению процесса отдачи тепла от конденсации как в режиме отопления, так и подогрева воды для бытовых нужд;
• высоким показателям КПД;
• возможности достижения комфортной для проживания температуры при отсутствии значительных потерь тепла;
• наличию широких возможностей для модуляции пламени.

www.syl.ru

Особенности конденсационного котла

Подобный котел не всегда целиком использует свою энергию, которая производится в процесс выработки топлива. Какая-то ее часть, которая называется теплом, уходит вместе с водяным паром, который может содержаться в продуктах от испарения. Но именно это тепло используется для качественного нагрева воды, которая находится в котле, так как полученный пар имеет свойство конденсироваться. Данный процесс может быть осуществлен только благодаря тому, что происходит охлаждение продуктов сгорания до какой-то определенной температуры, имеющей название точки росы, она обычно составляет 55 градусов.

Данный котел работает таким образом, что все продукты сгорания, находящиеся внутри него, под влиянием воды охлаждаются, вода в свою очередь возвращается из общей системы отопления. Именно по этой причине температура воды в системе центрального отопления, обслуживаемой котлом, должна быть немного ниже при сравнении ее с традиционными котлами.

Экономия от применения данного прибора при сравнении с традиционным устройством составляет примерно 11%. При этом стоимость на газовый конденсационный котел время от времени немного снижается, а цена на газ, как правило, остается стабильной. Потому издержки, которые связаны с покупкой, достаточно быстро компенсируются.

Многие пользователи данного качественного оборудования выделяют идеальное соотношение стоимости и большого количества полезного эффекта котлов, а также достаточно долгий их срок службы. Кроме того, привлекает наличие минимальных расходов на техническое обслуживание котлов, на это идут совершенно незначительные суммы.

Несомненными положительными качествами являются не только экономичность, но также экологичность, что в состоянии значительно разгрузить окружающую среду. Данный котел может довольно успешно использоваться в небольшом помещении, более того, благодаря небольшим параметрам его не придется прятать от посторонних глаз. Кроме того, он может быть отрегулирован по показателям мощности, также преимуществом является то, что работает устройство совершенно бесшумно, это положительным образом сказывается на самочувствии проживающих людей в помещении, а также на их настроении, это видно, если почитать отзывы пользователей.

На основании наличия большого количества положительных качеств, его можно вполне справедливо отнести к идеальному оборудованию, которое отопление загородного дома сделает удобным, комфортным и простым. Оборудование такого плана в состоянии подарить большое количество теплых минут в холодное время года.

Описывая особенности таких приборов, можно отметить, что газовый конденсационный котел эксплуатируется для эффективного обогрева помещения. Он в данном процессе использует тепловую энергию, которая выделяется в процессе сгорания топлива, а также теплоту водяного пара. Подобный принцип работы может быть возможен благодаря конденсации некоторых продуктов сгорания на внутренних стенах.

Современные конденсационные двухконтурные и одноконтурные котлы в состоянии предоставить возможность максимально эффективно использовать энергию используемого топлива, при этом сокращаются расходы потребителя на отопление. В настоящее время, благодаря эффективным инженерным разработкам, появилась возможность сбора такой энергии, потому во всех современных котлах отопления конденсационного типа, такой энергии намного больше, чем у обычных.

Стоит обратить внимание, что котел настенного типа в состоянии работать при достаточно низких температурах, в отличии от традиционного, а также он может обеспечить высокие показатели экономии газа примерно на 20% и таким образом снизить затраты на все отопление в целом. Именно благодаря этому можно купить простой водонагреватель, а затем подключить его к отопительному устройству без каких-то дополнительных затрат на обогрев и горячее водоснабжение. Что касается материала, из которого производится котел, то это в обязательном порядке основа, которая отличается устойчивостью к коррозии.

Принцип работы котла

Самое основное отличие такого напольного конденсационного котла, от иных устройств, заключается в наличии особой теплообменной емкости, предназначенной для значительного увеличения площади, где разнообразные продукты сгорания некоторым образом охлаждаются до температуры, которая не превышает 40 градусов. По этой причине водяной пар, содержащийся в дыме, через какое-то время переходит в особое жидкое состояние, постепенно освобождая энергию тепла.

Процесс конденсации осуществляется строго в теплообменнике, которые изготавливается из устойчивого к поражению коррозией металла. Для получения полноценного эффекта конденсации стоит добиться снижения температуры до такой степени, чтобы водяные пары от дымового газа начали превращаться в жидкость. Потому можно судить, что принцип работы конденсационного котла является максимально эффективным.

Высокие показатели эффективности конденсационного котла

Описывая данное устройство, можно выделить более подробно некоторые такие преимущества, как экологичность, экономичность, высокие показатели производительности, который основан на принципе работы конденсационного котла. Именно экономия является одним из основных положительных качеств, что особенно важно в условии постоянно растущих цен на газ.

Если есть необходимость увеличить мощность котельной, есть возможность объединить сразу несколько котлов в определенный каскад. Это особенно востребовано для крышных устройств, а также в котельных, где требуется определенная производительность. Настенный и напольный конденсационный котел имеют, как говорят отзывы, преимущественные пониженные шумовые характеристики, которые особенно сильно выделяются при сравнении с обычными котлами. Есть и недостатки конденсационных котлов — это их относительно высокая стоимость.

Таким образом, в процессе приобретения подобной конструкции покупатель делает выбор в пользу экономичности, современной инновации, возможности долговременного применения, а также в защите чистоты окружающей среды.

klivent.biz

Принцип работы конденсационного котла

На первых шагах, процесс очень схож с работой обычного конвекционного котла.

При сгорании жидкого или газообразного топлива образуется углекислый газ и водяной пар. Пар конденсируется в задние, более прохладные части теплообменника, т.к. он теплее его поверхности.

В процессе образования конденсата выделяется тепло, это тепло конденсации снова подается в отопительный контур и используется для нагрева охлажденной воды в обратной линии трубопровода. Таким образом, горелке уже подается предварительно нагретая вода из системы отопления. Поэтому в итоге для нагрева того же объема, необходимо затратить меньше энергии.

На последнем этапе используется еще остаточное тепло отходящих дымовых газов. Через трубу подачи воздуха расположенную в дымовой трубе, поступающий свежий воздух необходимый для работы горелки нагревается, за счёт тепла отходящего газа. Таким образом, в горелку поступает уже теплый воздух, что обеспечивает дополнительную экономию.

Наглядный принцип работы конденсационного котла

Плюсы и минусы конденсационных отопительных приборов

Конденсационный котел имеет значительно больше преимуществ перед традиционными, что объясняет более высокую стоимость. В прочем, более высокая цена в ближайшем будущем будет компенсирована в виде более низкого расхода газа.

Преимущества конденсационного котла

• Высокий КПД
  Зачастую коэффициент полезного действия в котлах превышает привычные 100%, добавочные проценты получаются из-за охлаждения дымовых газов и конденсированнии пара во второй части теплообменника. Благодаря этому, происходит значительная экономия расхода энергоносителя достигающая 35%.
• Тихая работа
  Котлы имеют очень низкий показатель уровня шума, благодаря чему повышается уровень комфора.
• Экологичность
  Если сравнивать с конвекционными котлами, то вредных выбросов становится меньше на 80%.

Недостатки конденсационного котла

• Высокая стоимость
  Цена будет выше на 30-50%, относительно традиционных котлов.
• Утилизации конденсата
  Необходимость утилизации конденсата не совсем является недостатком, т.к. для котлов мощностью менее 28 кВт возможно сливать в канализацию.
• Потеря КПД в высокотемпературных системах
  В высокотемпературных режимах, где температура подачи и обратки составляет 80/60 °C, показатели КПД упадут до 98-99%.

В среднем, котел на 25 кВт в день вырабатывает 70 литров конденсата

Сравнение конденсационных котлов

Модели котлов находятся в одном ценовом сегменте.

Условия подбора:

• Мощность: 24-25 кВт
• КПД: более 100%
• Одноконтурный
• Цена: до 50000 рублей

Учитывая данные параметры, нашлось две модели,  полностью удовлетворяющие установленные параметры.

	Газовый котел Baxi Duo-tec Compact 1.24	Газовый котел Protherm Рысь К 25 MKO
Стоимость, сентябрь 2017	44590	49585
Максимальная тепловая мощность, кВт	24	25
Минимальная тепловая мощность, кВт	3.4*	6
КПД, %	105.7	108.5**
Материал теплообменника	нержавеющая сталь	алюминиево-кремниевый сплав
Расход природного газа	2.61 м³/час	3.2 м³/час

 

*По отзывам, в модели Baxi минимальная тепловая мощность занижена, на деле она составляет 4.7 кВт.

**Относительно модели Protherm, то в таблице указан показатель при режиме частотной нагрузки (примерно 30%) и температуре 40/30 °С. При работе в полном низкотемпературном режиме 50-30°С КПД составит 104%. Кроме всего прочего, уровень шума у турбины значительно выше, чем у Baxi.

Так как модель от Protherm совсем недавно на российском рынке, то отзывов совсем немного, но если учесть отзывы о конвекционных котлов этого же бренда, можно полагать, что качество на высоком уровне.

teploburg.ru

Принцип работы и внутреннее устройство

В традиционных газовых отопительных агрегатах дымовые газы, температура которых составляет +100-(+170⁰С), вместе с образовавшимися водяными парами удаляется в атмосферу. Теплота сгорания топлива, которую используют в таких установках, носят название низшей теплотой сгорания. Конденсационные газовые котлы, благодаря использованию при их проектировании и производстве новейших технологий, способны превращать в тепло энергию конденсации водяного пара.

Определение! Полная энергия сгорания газообразного топлива, включая энергию превращения водяного пара в жидкость, носит название высшей теплотворности топлива.

Содержащиеся в дымовых газах водяные пары конденсируются при температуре примерно +57⁰С. Для обеспечения преобразования водяного пара в жидкость в самом котле применяют теплоноситель из обратной трубы отопительного контура. Чем ниже температура теплоносителя в обратной трубе, тем больше энергия конденсации и тем выше КПД агрегата.

Особенности теплообменников конденсационных устройств

Практически каждый газовый котёл теоретически можно сделать конденсационным с помощью его дооборудования конденс/теплообменником и обеспечения преодоления дополнительного аэродинамического сопротивления выводу продуктов сгорания.

Внимание! Температура поверхности конденсационного теплообменника должна быть ниже точки росы используемого топлива.

В начале развития конденсационных технологий производство агрегатов этого типа шло именно по такому пути. Действующие теплогенераторные установки, как правило, это были напольные агрегаты из чугуна, оснащались пластинчатыми конденсационными модулями, изготовленными из коррозионностойких сталей.

Сравнительно недавно стали создаваться унифицированные отопительные газовые установки, изначально предназначенные для работы в конденсационном режиме. Теплообменники таких агрегатов должны:

• обеспечивать интенсивный и эффективный съём энергии конденсации пара;
• быть стойкими к воздействию конденсата, провоцирующего коррозионные процессы.

Определение! Конденсат газовых котлов представляет собой смесь угольной, азотной, серной кислот низкой концентрации.

Конденсационный котёл газовый изготавливается с одним или двумя теплообменниками:

• В первом случае, это – двойной теплообменник с разветвлённой теплообменной поверхностью, изготавливается из нержавеющих сталей.
• Во втором случае высокотемпературный теплообменник выполнен из алюминиево-кремниевых сплавов, меди, нержавеющей стали. Как правило такой теплообменник изготавливают из нержавеющей стали.

Внимание! В настенных котлах для высокотемпературных теплообменников чугун не используют из-за его значительной массы.

Преимущества конденсационного отопительного газового оборудования

• Инновационная конструкция горелок обеспечивает практически полное сгорание топлива, благодаря высокому КПД снижается количество используемого газа (на 10-15%) и, следовательно, уменьшается количество выбросов в атмосферу.

Внимание! Максимальный КПД получают при использовании агрегатов данного типа в низкотемпературном отоплении, например, в системах тёплых полов.

• Оборудование, благодаря конструктивным особенностям, является практически бесшумным.
• Настенные модели могут иметь мощность до 100 кВт, в то время как традиционные навесные газовые котлы выпускают максимальной мощностью 35 кВт.
• Срок службы этого отопительного оборудования в 2-3 раза превышает аналогичную характеристику обычных газовых агрегатов.

Компании-производители отопительного оборудования рассматриваемого типа

К конденсационной отопительной технике высшего класса можно отнести продукцию немецких компаний Viessmann и Buderus, итальянской фирмы Baxi.

• Конденсатные газовые котлы Viessmann Vitodens имеют линейку мощности от 4 до 66 кВт. Эти агрегаты изготавливаются  с применением принципиально новой конструкции поверхности нагрева. Теплообменник Inox-Radial представляет собой параллелепипед, скрученный в змеевик. Для его производства используется нержавеющая сталь. Компания полностью отказалась от установки алюминиевых теплообменников из-за меньшей коррозионной стойкости и, следовательно, меньшего срока службы.

Внимание! Конструкция теплообменников Inox-Radial предусматривает возможность установки, в случае необходимости, устройств для нейтрализации конденсата.

Агрегаты Vitodens 300, 333, 343 оснащены модуляционными горелками, которые позволяют сэкономить топливо, и модуляционными циркуляционными насосами, сокращающими до минимума расход электроэнергии. Стоимость установок мощностью 26 кВт составляет примерно 1800 долларов.

• Немецкая фирма Buderus является первопроходцем в области производства конденсационной техники. Модели Logamax plus GB 112 изготавливают мощностью 80 и 100 кВт, что является рекордом для настенных газовых котлов. При этом агрегаты имеют компактные размеры – их ширина равна аналогичному показателю обычных котлов мощностью 24 кВт. В этом оборудовании применён оребрённый теплообменник из кремний-алюминиевых сплавов. Примерная цена котлов данной марки мощностью 24 кВт – 1400 долларов.

Модели марки BAXI представляют собой сочетание прекрасных эксплуатационных характеристик и разумной цены. Модель Prime HT мощностью 28 кВт стоит примерно 1500 долларов. Этот конденсационный настенный котёл эконом-класса оснащён возможностью электронной модуляции пламени, как в режиме отопления, так и в режиме приготовления горячей воды.

kotel-otoplenija.ru

Особенности конденсационного котла

Конденсационные котлы обеспечивают максимальное сгорание топлива и минимальное количество продуктов сгорания. Согласно физическим законам КПД не может быть равен 100%. Какое-то количеств тепла всё равно расходуется. КПД конденсационных котлов максимальный, если сравнить со всеми известными видами отопительного оборудования.

Приборы оснащены горелками улучшенной конструкции, за счёт чего топливо и сгорает насколько, насколько это возможно, обеспечивая комфортную температуру в помещениях. В процессе переработки топлива выделяется незначительное количество вредных соединений. Дымоход для обслуживания такого оборудования может быть выполнен даже из пластика, так как температура отработанных газов не превышает 40 градусов.

Обратите внимание! Максимальная эффективность работы этого вида отопительного оборудования достигается только при правильной установке и обеспечении качественного обслуживания агрегата.

Принцип работы

Стоимость конденсационного оборудования на порядок выше, чем цена обычных котлов отопления. Чем это обусловлено? Каковы отличия в принципе работы разных видов отопительного оборудования?

В котлах традиционного исполнения топливо поступает в горелку, потом транспортируется в камеру сгорания, там перерабатывается в тепло и отработанные газы. Тепло направляется на нагревание теплообменника, по которому циркулирует вода и разносится по всей системе. Отработанные газы выходят через дымоход на улицу.

Казалось бы всё просто, но в воздух выделяются газы, температура которых 140 градусов. Они могли бы быть использованы с пользой. Именно этот нюанс был учтён при изготовлении конденсационных моделей. Принцип их работы следующий:

• Первый теплообменник нагревается в результате сгорания топлива и отдаёт тепло теплоносителю. Вода нагревается, циркулирует по трубопроводу, отдаёт тепло помещению.
• Конденсационный теплообменник забирает тепло отработанных газов, охлаждая их ниже точки росы.
• На стенках вторичного теплообменника собирается пар, продукты сгорания отдают своё тепло воде, а в воздух выходят газы, температуры которых не превышает 40 градусов. Это то, чем отличается конденсационный котёл от обычного.

Обратите внимание! Чтобы предупредить коррозию, которая может быть вызвана конденсатом, в процессе производства оборудования используются высококачественные сплавы, которые отличаются стойкостью к воздействию химических веществ и коррозии.

Устройство

Основным отличием инновационных приборов от обычных котлов является наличие двух теплообменников. Первый работает по традиционной схеме, забирает тепло из камеры сгорания и передаёт его теплоносителю, второй получает энергию из отработанных газов и перерабатывает её в дополнительное тепло. Этот теплообменник носит название конденсационного, отличается довольно сложной конструкцией.

Учитывая то, что температура продуктов сгорание довольно высокая, задание вторичного теплообменника в том, чтобы отобрать максимальное количество тепла. Это достигается при помощи таких решений:

• приваривание дополнительных элементов в виде спиралей к теплообменнику с целью увеличить область забора высокой температуры;
• более интенсивного добора добиваются за счёт использования внутренних элементов с разным сечением;
• конденсационный теплообменник устанавливают на обратный контур системы отопления.

Обратите внимание! Максимальная эффективность функционирования отопительного оборудования достигается за счёт использования в газовых котлах высокотехнологических горелок, которые в оптимальном количестве смешивают воздух и магистральный газ.

Ассортимент

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.

Преимущества оборудования

Конденсационные котлы отличаются рядом преимуществ по сравнению с традиционными отопительными проборами. Делают выбор в их пользу те, кто вкладывает деньги на перспективу. Установив конденсационный котёл у себя дома, вы получите эффективную, экономную отопительную систему. Основные достоинства оборудования:

• экономия топлива и денег до 35%;
• уменьшение количества отработанных газов, которые выбрасываются в воздух;
• возможность выполнения дымохода из пластиковых труб, что также помогает сэкономить средства;
• «умная» электроника, которая обеспечивает полностью автоматическое регулирование работы отопительного оборудования;
• длительный срок службы, которые достигается за счёт применения в изготовлении высококачественных, прочных материалов;
• стойкость к коррозии.

Из недостатков конденсационных котлов выделяют разве что высокую их стоимость. Действительно, оборудование стоит довольно дорого, однако, оно полностью оправдывает свою цену, так как позволяет существенно сэкономить на топливе.

prokommunikacii.ru

Сравнение газового и конденсационного котла

Чтобы понять принцип действия конденсационного газового котла, необходимо рассмотреть работу обычного котла, работающего на газу.

Работа обычного газового котла

В котел подается газ, где он сгорает. Сильно нагретые газы, проходя через теплообменник, почти всю свою энергию отдают теплоносителю системы отопления. Однако ключевое слово здесь «почти». После этого отходящие газы выбрасываются в атмосферу через дымоходную систему. Но поскольку в один момент отходящие газы просто не могут передать всю свою энергию, то в дымоход уходит и некоторая ее часть.

Эта энергия уходит в виде водяного пара.

Работа конденсационного газового котла

Схема устройства газового котла.

Принцип работы такого котла основывается на способности пара превращаться в жидкость при его охлаждении. В процессе перехода воды из одного агрегатного состояния в другое всегда высвобождается некоторое количество тепловой энергии. Вот именно эта часть энергии и помогает экономить на топливе, а также увеличивает КПД такого котла.

Если в обычном приборе идет постоянная борьба с конденсатом, то конденсационный котел как раз только приветствует его образование.

Конденсация пара происходит в специальной камере, которая называется теплообменником. Такой теплообменник имеет большую площадь, чем другие газовые котлы. Здесь происходит отбор тепловой энергии и возврат ее в систему отопления.

Стоит заметить, что то количество тепла, которое получается при сжигании некоторого объема топлива вместе с теплом, образованном при конденсации, называют высшей теплотой, если не учитывать энергию конденсации — низшую теплоту.

Если принять за 100% всю энергию от сгорания топлива в котле без учета процесса конденсации, то высшая теплота составляет примерно 111%.

Однако эти цифры показывают, что, благодаря конденсированию пара, получается еще дополнительных 11% тепловой энергии. Причем эти 11% образуются без добавления топлива.

Хотя, конечно, по всем законам физики вечный двигатель просто невозможен и при совершении какой-либо работы потери энергии просто неизбежны. По этой причине КПД в 100% достичь просто невозможно. Однако в данном случае КПД для такого котла рассчитывается без учета энергии, полученной из конденсированного пара.

Схема работы напольного газового котла.

Например, в современном газовом котле распределение энергии такое:

• 93% — это полезная энергия;
• 1% потери (лучистое тепло);
• 6% потери (удаляются в атмосферу вместе с отходящими газами).

Что касается конденсационного котла, то лучистые потери тепла остаются примерно на том же уровне, то есть около 1%, а вот вместо них в систему возвращается примерно 11% процентов энергии, которая образовалась в процессе конденсации пара.

Стоит заметить, что конструкция теплообменника более полно использует и энергию отходящих газов. Здесь потери составляют уже не 6% , как в обычных котлах, а порядка 2%. Это позволяет прибавить к КПД конденсационного котла еще 4%.

Если вести точку отсчета КПД от низшей теплоты, то с учетом всего вышесказанного можно действительно убедиться, что КПД котла больше 100%, то есть сумма 93%, 11% и 4% равна 108%.

Следует заметить, что данные цифры никак не отражают работу конденсационного котла, они всего лишь помогают увидеть разницу. Если в обычном котле КПД один, то конденсационный котел имеет КПД на 15% выше.

При этом количество сгоревшего газа остается одинаковым. Это означает, что достигается экономия топлива на 15%.

Конденсационный котел: принцип действия

Схема работы конденсационного котла.

Как уже стало понятно, конденсационный котел работает так, что отходящие газы, которые несут в себе некоторое количество тепла, попадают в специальный отсек, в котором происходит конденсация этого пара, а выделяемая энергия поступает обратно.

Стоит заметить, что конденсация пара наступает только в так называемой точке росы, что для простой воды составляет примерно 50 градусов.

Таким образом, основной задачей перед инженерами, которые проектируют подобные газовые установки, состоит в том, чтобы просто не дать отходящим газам, имеющим температуру выше данной, покинуть пределы котла.

Чтобы решить эту задачу, были спроектированы и разработаны теплообменные камеры специальной конструкции. Такие теплообменники обеспечивают наиболее полный отбор тепловой энергии путем снижения температуры газов до температуры точки росы. Вся отобранная тепловая энергия, как уже было сказано, возвращается в систему отопления.

Принцип работы такого теплообменника заключается в следующем. Чтобы конденсация пара была возможной, применяется обратная линия отопления, которая содержит воду. Конденсация происходит тем интенсивнее, чем ниже температура этой обратной воды. Разумеется, что максимальная температура не должна превышать 50 градусов, а иначе конденсация вовсе будет невозможной.

Получается, что чем ниже температура, тем выше КПД котла. Это видно из сравнения:

• при температуре воды в прямом и обратном трубопроводе системы отопления 40 и 30 градусов соответственно — КПД котла условно равен 108%;
• при температуре воды в прямом и обратном трубопроводе системы отопления 70 и 60 градусов соответственно — КПД котла условно равен 104%;
• при температуре воды в прямом и обратном трубопроводе системы отопления 90 и 75 градусов соответственно — КПД котла условно равен 98%.

Схема монтажа котла отопления.

Стоит заметить, что данный показатель даже при максимально высоких температурах выше, чем у котлов, которые не используют данный принцип действия.

Помимо того что принцип работы обеспечивает высокий КПД всей отопительной системы, экономия достигается и другим показателем. Газовые горелки такого современного оборудования способны очень точно рассчитать и по этим расчетам приготовить горючую смесь (газ и воздух) таким образом, чтобы достигалось ее максимальное сгорание при выбранном режиме работы котла.

Это приводит не только к экономии топлива, но и к снижению вредных выбросов в атмосферу. Кроме того, по той причине, что температура выходных газов не превышает 45 градусов, а иногда и гораздо ниже, есть возможность изготовления дымоходных систем из обычной пластмассы.

Факторы, влияющие на производительность котла

Из вышеописанного становится понятным, что от самого котла зависит многое, но не все. Эффективность котла зависит и от некоторых параметров каждой конкретной системы отопления. Например, от температуры циркулирующей в ней воды. Чем ниже температуры прямого и обратного потока воды, тем выше степень конденсации.

Становится понятным, что наилучшим температурным режимом будет пара температур 40/30 градусов. Такой температурой обладают почти все напольные системы, а также панельные низкотемпературные системы отопления. При таких температурных режимах процесс работы котла основан на постоянной конденсации пара.

Если брать в рассмотрение радиаторные системы отопления, которые являются сейчас самыми распространенными, то в них эффективность значительно ниже, но остается высокой. Кроме того, в некоторые периоды, самые холодные, требуется максимальная температура теплоносителя. Это приводит к тому, что отходящие газы нагреваются больше чем на 50 градусов. В таком случае конденсация становится невозможной и эффективность котла резко снижается.

Схема системы отопления.

Становится понятным, что если сильно не нагревать теплоноситель, то конденсационный котел способен выдавать максимальную производительность. Такой режим работы возможен только тогда, когда само здание достаточно теплое и требуется лишь поддерживать определенный температурный режим. В свою очередь это возможно при максимальном снижении уровня тепловых потерь здания, что достигается его утеплением.

Стоит заметить и тот факт, что принцип работы котла позволяет регулировать его мгновенную мощность, то есть производительность в каждый момент времени. Однако вручную сделать это правильно достаточно сложно. Поэтому, чтобы повысить эффективность, была создана система автоматической регулировки, которая получила название погодозависимой. Принцип ее работы заключается в том, что с переменой температуры наружного воздуха, она автоматически увеличивает или уменьшает температуру теплоносителя.

Такая автоматика позволяет максимально долго удерживать температуру обратного потока ниже 50 градусов.

Стоит заметить одно большое преимущество таких котлов: при средней мощности в 24 кВт за один сезон эксплуатации образуется в среднем 1200 литров конденсата. При этом кислотность такого пара составляет примерно 3,5 единицы. Это позволяет сливать такой пар даже в систему центральной канализации. Кислотность не превышает допустимых норм при мощности ниже 50 кВт.

Химический анализ работы газовых котлов

Итак, становится понятен принцип работы котла. Однако не совсем понятно, откуда берется пар, почему такие требования по кислотности и так далее.

Для детального рассмотрения этого вопроса придется изучить процесс горения с химической точки зрения.

Конденсационные газовые котлы в качестве топлива используют сжиженный или природный газ. При сгорании жидкого топлива в большом объеме выделяется водород и углерод. По этой причине топливо получило название углеводородного. Поскольку ни один процесс горения не возможен без кислорода, то в камеру сгорания подается воздух, в котором содержится азот и кислород.

В результате окисления (реакции горения) образуются некоторые химические продукты горения: при взаимодействии углерода с кислородом образуется двуокись углерода, а при взаимодействии кислорода с водородом образуются молекулы воды. Поскольку процесс горения сопровождается обильным выделением тепла, то молекула воды находится не в жидком, а газообразном состоянии (водяной пар).

Все эти продукты горения попадают в теплообменник, где немного остывают, примерно до 160 градусов, при этом они отдают большую часть своей энергии в виде тепла теплоносителю. Некоторая часть вместе с ними и водяным паром уходит в дымоход.

Конденсационные газовые котлы имеют высокий КПД только за счет повторного использования уже отходных газов и забора у них оставшейся части тепловой энергии. Вся отобранная энергия возвращается в систему отопления.

Конденсационные котлы именно этим процессом отличаются от других газовых установок.

dekormyhome.ru