Конденсационный котел – плюсы и минусы, принцип работы

Содержание

1. Что такое конденсационный газовый котел?
2. Плюсы конденсационного котла
3. Экономия топлива при использовании в низкотемпературных системах
4. Сокращение вредных выбросов
5. Минусы конденсационного котла
6. Цена
7. Высокая стоимость применяемого теплообменника
8. Нецелесообразность использования в высокотемпературных системах
9. Сложность утилизации конденсата
10. Чувствительность к качеству забираемого воздуха
11. Устройство и принцип работы конденсационных газовых котлов
12. Виды
13. Почему КПД конденсационников выше 100 %
14. Специфика эксплуатации
15. Требования к системе отопления
16. Образование конденсата
17. Дымоход
18. Сравнение с обычными котлами
19. КПД
20. Экономия
21. Конденсат
22. Требования к дымоходам
23. Рейтинг ТОП-5 конденсационных газовых котлов
24. BAXI LUNA Platinum+ 1.32
25. BAXI Duo-tec Compact 1.24
26. Protherm Рысь конденсационная 25/30 MKV
27. Vaillant ecoTEC plus VU INT IV 246/5-5
28. Viessmann Vitodens 100-W B1HC043
29. Устройство конденсационного отопительного прибора
30. Место для котла
31. Требования к дымоходам
32. Нужно ли покупать конденсационный котел?
33. Отвод конденсата
34. Как выбрать газовый котел?
35. Заключение

Что такое конденсационный газовый котел?

Обычная конструкция газовых котлов предполагает одноступенчатый нагрев теплоносителя. Он поступает в первичный теплообменник и получает температуру, заданную режимом работы. Конденсационный газовый котел устроен сложнее.

Нагрев теплоносителя в нем происходит в два этапа:

• первичная подготовка жидкости в конденсационной камере;
• окончательный нагрев в первичном теплообменнике (обычным способом).

Тепловая энергия для нагрева первой ступени возникает при конденсации водяного пара их дыма и выводимых продуктов горения. Смысл процедуры в том, что это тепло обычно пропадает.

Если теплоноситель хоть немного подогреть, нагрузка на основной теплообменник упадет. Возникает положительная динамика в режиме работы, позволяющая уменьшить расход газа, снизить износ основных узлов котла и получить увеличенный эффект от его работы.

Экономия топлива составляет около 20 %, но и цены на конденсационные модели почти вдвое выше, чем у конвекционных конструкций.

По заявлениям производителей, КПД таких устройств составляет 107-109 %, что с позиций физики невозможно. Это весьма неуклюжий маркетинговый ход, так как рассчитывать на неграмотного покупателя со стороны изготовителей теплотехники — некорректно.

Они попросту сложили КПД конденсационной камеры с уровнем эффективности базовой модели, на основе которой была создана данная конструкция.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!Для полноценной работы агрегата необходим специфический режим работы. Он способен демонстрировать положительные результаты только на низкотемпературных отопительных системах типа теплого пола, а с радиаторными контурами чаще всего функционирует как обычный конвекционный агрегат.

Плюсы конденсационного котла

Перечень достоинств конденсационного котла внушителен, что в конечном итоге и объясняет растущую популярность этого вида отопительного оборудования:

• Экономия топлива по сравнению с обычным конвекционным котлом может достигать 35%.
• Сокращение вредных выбросов при переходе от традиционных газовых моделей к конденсационным оценивается в среднем в 70%.
• Низкая температура отходящих газов дает возможность устанавливать пластиковые дымоходы, которые значительно дешевле, чем классические стальные.
• Низкий уровень шума повышает уровень комфорта проживающих в доме людей.

Экономия топлива при использовании в низкотемпературных системах

Расход топлива напрямую зависит от мощности оборудования и нагрузки, возложенной на систему отопления. Для обогрева дома площадью 250 м2 достаточно будет 28-киловаттного конденсационного котла с максимальным расходом газа 2.85 м3/ч. Классический котел той же мощности будет потреблять 3.25 м3/ч. При условии, что котел эксплуатируется шесть месяцев из двенадцати, в год вы будете экономить около 3000 руб. (при существующих ценах на магистральный газ для российских потребителей). Такую экономию, наверное, сложно назвать значительной – она даже не перекроет разницы в стоимости ежегодного технического обслуживания котлов.

Но взглянем на ситуацию глазами среднего европейского потребителя, которому природный газ обходится в четыре-пять (а то и больше) раз дороже. Сумма экономии в данном случае составит уже около 300 евро, а за это стоит побороться.

Сокращение вредных выбросов

При сгорании органического топлива образуется углекислый газ, дающий при взаимодействии с водой углекислоту. Кроме того, в любом топливе всегда имеются примеси соединений серы, фосфора, азота и ряда других элементов. В процессе сгорания из них образуются соответствующие оксиды, которые, соединяясь с водой, тоже дают кислоты.

У обычных конвекционных котлов пары воды с примесью кислот (угольной, серной, азотной, фосфорной) выбрасываются в атмосферу. Конденсационные котлы лишены этого недостатка: кислоты остаются в конденсате. Впрочем, с учетом проблем с утилизацией конденсата пресловутая экологичность данного оборудования может быть поставлена под сомнение

Минусы конденсационного котла

Конденсационный котел при всех его достоинствах нельзя назвать идеальным отопительным оборудованием, ведь не лишен он и недостатков:

• высокая цена;
• высокая стоимость теплообменника (и, как следствие этого, необходимость тщательно следить за состоянием всей системы отопления);
• нецелесообразность использования в высокотемпературных системах;
• сложность утилизации конденсата;
• чувствительность к качеству забираемого воздуха.

Цена

За дополнительные проценты тепловой энергии приходится расплачиваться. Технически конденсационный котел сложнее, а потому и стоит дороже. Стоимость хорошего бытового конденсатника от известного производителя в несколько раз превышает стоимость классического агрегата такой же мощности. Конечно, приобретается подобное оборудование не на одно десятилетие, а значит, имеет смысл отдать предпочтение инновационным технологиям, повышающим комфорт эксплуатации.

Условно все модели конденсационных котлов можно поделить на три ценовых категории – премиум, средний и эконом класс:

1. Премиум-класс рассчитан на немногочисленных покупателей. К конденсационным котлам премиум-класса относятся, например, модели немецких брендов. Это оборудование эффективно в работе и удобно в эксплуатации, отвечает европейским экологическим стандартам, изготовлено из материалов высокого качества.

«Премиальные» котлы обладают множеством полезных функций, существенно повышающих уровень комфорта при их эксплуатации: программирование режимов работы (например, поддержание температуры в помещении на минимальном уровне в отсутствие хозяев или небольшое снижение температуры в ночное время), погодозависимое регулирование, интеллектуальное взаимодействие с другими теплогенераторами, удаленное управление с помощью специальной программы на мобильном телефоне и т.д. Единственный минус – высокая цена.

2. Средний класс включает в себя товар подешевле, но с несколько более скромными потребительскими качествами. Это экономичные и экологичные агрегаты, соответствующие всем требованиям и обеспечивающие высокую производительность. Они отличаются широким набором функций, оснащены автоматической системой управления, самостоятельно изменяющей параметры в зависимости от температуры теплоносителя и воздуха в помещении.

3. Эконом класс рассчитан на тех, кто ради экономии готов смириться с более низким уровнем комфорта. «Массовый» товар всегда лидирует по уровню продаж. Лидирующие позиции на рынке конденсационных котлов экономкласса принадлежат корейским и словацким компаниям. Их продукция в два и более раз дешевле моделей премиум-класса. Еще одно достоинство этого оборудования – адаптированность к российским условиям эксплуатации. Недорогие конденсатники, имеющие простой функционал, спокойно переносят сбои в электроснабжении и перепады давления, когда дорогая автоматика перестает работать.

Оценивая свои финансовые возможности, необходимо учесть и неизбежные затраты на монтаж и запуск техники в эксплуатацию, которые тоже обойдутся вам очень и очень недешево.

Не следует забывать, что в процессе эксплуатации конденсационный котел обеспечивает экономию газа. Однако экономия эта столь призрачная, что окупятся вложения нескоро. Это означает, что перед покупкой конденсационного тепла стоит произвести предварительную оценку: оправдает ли стоимость сэкономленного топлива высокую цену оборудования.

Высокая стоимость применяемого теплообменника

Теплообменник – технически сложный и дорогой элемент. В случае его выхода из строя вы, как говорится, «попадаете на бабки». За те деньги, что вы потратите на покупку нового теплообменника и на оплату работы по его замене, вы легко могли бы приобрести новый конвекционный котел той же мощности.

Из этого следует, что необходимо тщательно следить за состоянием теплообменника. Промыть его, когда он забьется, будет крайне сложно. Устанавливая конденсационный котел, необходимо провести ревизию всей системы отопления – в ней не должно быть ржавых труб и радиаторов.

Сохранность теплообменника зависит и от качества используемого теплоносителя. Вода должна быть мягкой, иначе трубки быстро зарастут изнутри накипью. Наличие в воде ржавчины, посторонних взвесей, солей кальция и железа недопустимо.

Так как конденсат содержит кислоты, то теплообменник должен суметь противостоять их воздействию. Чаще всего теплообменники изготавливаются из силумина и высококачественной нержавеющей стали. Теплообменник из силумина производят метолом литья. Благодаря более низкой стоимости материала и технологии производства эти теплообменники стоят дешевле, по сравнению с теплообменниками из нержавеющей стали. Но есть у данных теплообменников и недостаток — они менее устойчивы к агрессивной кислотной среде.

Теплообменники из нержавеющей стали производятся путем сваривания отдельных деталей. Конечная стоимость таких теплообменников выше чем силуминовых. Однако они лучше противостоят кислотной среде и добавляют надежности оборудованию.

Нецелесообразность использования в высокотемпературных системах

Обещанный КПД 108-110% можно получить далеко не всегда – реальная цифра зависит от системы отопления. Существуют два принципиально разных типа отопительных систем – высокотемпературные и низкотемпературные. Отличаются они диапазоном температур теплоносителя на входе и на выходе из теплогенератора.

В обычных высокотемпературных отопительных системах соотношение температуры подаваемой воды и воды в обратном контуре обычно составляет 75-80°C к 55-60°C. Система с конденсационным котлом эффективна только в низкотемпературном режиме, т.е. когда соотношение температур подачи и «обратки» составляет 50-55°C к 30-35°C. Такое соотношение идеально, если обогрев жилища осуществляется с помощью теплых полов. В противном случае для согрева помещения потребуется установка дополнительных радиаторов с увеличенной в 2.5-3 раза полезной площадью поверхности, рассчитанных на температуру теплоносителя не выше 50°C.

Эффективность работы конденсационного котла определяется в первую очередь температурой теплоносителя на входе. Объясняется это просто: чем ниже температура воды в обратном контуре, тем интенсивнее происходит конденсация. КПД котла в низкотемпературной системе отопления (температура на входе/выходе составляет примерно 30/50 °C) может достигать тех самых 108-110%. Если же такой котел заставить функционировать в высокотемпературной системе (60/80 °C), то конденсата не будет, и КПД упадет до 98-99% – это больше, чем у обычных конвекционных котлов, но меньше, чем могло бы быть.

Таким образом, если вы хотите извлечь из конденсатника максимальную выгоду, решение о его установке нужно принимать еще на стадии проектирования дома. Если приобретать такой котел для уже существующего дома с уже существующей системой отопления, это означает неизбежную реконструкцию здания с заменой высокотемпературной радиаторной системы отопления на низкотемпературную систему теплых полов (а такой масштабный ремонт – это опять же немалые расходы, и экономический эффект всей затеи теряется).

Сложность утилизации конденсата

Использование конденсационного котла предполагает утилизацию конденсата. Причем образуется последний в немалых количествах – один литр из кубометра сгоревшего газа. Для примера: котел мощностью 25 кВт в час потребляет около 2.8 м3 газа, т. е. всего за один час его работы выделится чуть меньше 3 л конденсата, за сутки – 70 л.

Советуем к прочтению:   Вытяжка с угольным фильтром без отвода в вентиляцию, со сменным фильтром

Напомним, что конденсат – это раствор кислот, а значит, вопрос о том, куда его девать, вовсе не праздный. Хорошо, если ваш дом подключен к централизованной системе канализации. Даже по строгим европейским нормам котлам мощностью до 28 кВт специальной утилизации конденсата не требуется. Предполагается, что такое количество конденсата достаточно разбавляется бытовыми стоками, чтобы не нанести вреда канализационным трубам.

Но что делать владельцам частных домов с автономной канализацией? Выливать в септик нельзя – погибнут полезные (и дорогие) бактерии. Сливать на грунт недопустимо – произойдет засоление почвы, и со временем в этом месте ничего не будет расти. Вывозить на утилизацию 70 литров ежедневно – крайне затруднительно. Выход один – предусмотреть собственную отдельную систему для нейтрализации кислот, содержащихся в конденсате. На Западе, где требования к соблюдению экологических стандартов более жесткие, чем у нас, при установке конденсационного котла автоматически приобретается каталитический нейтрализатор.

Чувствительность к качеству забираемого воздуха

Немаловажный момент, на который стоит обратить внимание, если вы хотите, чтобы ваш котел функционировал нормально – отвод продуктов сгорания и доступ воздуха для горения.

Одно из отличий конденсационных котлов от конвекционных заключается в использовании камеры сгорания закрытого типа. Конвекционные котлы забирают воздух из помещения, конденсационные – с улицы. В первых для насыщения воздушнотопливной смеси кислородом используется естественная циркуляция воздуха (конвекция), во вторых предусмотрен вентилятор, нагнетающий воздух на горелку. Отвод продуктов сгорания в них, кстати, тоже осуществляется принудительно. Циркулируют воздушные массы, как правило, по коаксиальному дымоходу, представляющему собой конструкцию типа «труба в трубе». Забираемый воздух движется по внешней полости дымохода, отводящиеся продукты сгорания – по внутренней.

Из всего этого следует, что конденсатники должны быть очень чувствительны к качеству забираемого воздуха. Наличие заметного количества пыли в воздухе приводит к быстрому износу турбины (вентилятора).

Большое значение для нормального функционирования конденсационного котла имеет не только чистота, но и температура воздуха на улице. Если доступ воздуха в систему осуществляется через коаксиальную трубу дымохода, то, как показывает практика, входной воздушный канал зимой, в морозы, может обмерзать, поскольку температура отводящихся дымовых газов достаточно низкая, и они не способны согреть стенки дымохода. Это приводит к уменьшению поступления кислорода, необходимого для горения топлива, и, как следствие этого, к снижению КПД оборудования.

Чтобы этого не происходило и вам не приходилось периодически отогревать трубы для освобождения их от наледи, расчетом системы, ее монтажом, запуском и настройкой должны заниматься сертифицированные сервисные специалисты. Для настройки параметра, отвечающего за поступление воздуха в количестве, необходимом для сжигания топлива в котле заданной мощности, они используют газоанализатор. Без подобного спецоборудования требуемого КПД от котла не добиться. Кроме того, жителям районов с жесткими климатическими условиями, принимая решение об установке конденсационного котла, следует попросить разъяснений у представителей производителя о возможности эксплуатации подобного оборудования при данном диапазоне местных наружных температур.

Устройство и принцип работы конденсационных газовых котлов

Конструктивно конденсационный котёл на газу не слишком-то отличается от обычного (конвекционного) котлоагрегата, но некоторые изменения всё же есть.

Особенности внутреннего устройства (узлов) конденсационного котла:

• закрытая камера сгорания – оснащается вентилятором для принудительной подачи воздуха и модулируемой горелкой с диапазоном мощности 20–100 %, что в сумме даёт возможность точно контролировать температуру отработанных газов;
• регулируемый циркуляционный насос – позволяет гибко подстраивать силу напора теплоносителя под заданные гидравлические и температурные параметры, т. к. это очень важно, когда система отопления работает в режиме неполной нагрузки;
• дополнительный теплообменник – служит для охлаждения парогазовой смеси до точки росы, из которой на стенках образуется конденсат и аккумулируется тепло, повторно направляемое на прогрев теплоносителя в первичном теплообменнике.

Дополнительный теплообменник неизбежно подвергается действию конденсата, который вопреки распространённому мнению представляет собой не воду, а едкую кислотную жидкость (pH=2,5–5,0). Поэтому для него используются только химически стойкие металлы – нержавеющая сталь и сплав алюминия с кремнием (силумин).

При этом лучше выбрать литые изделия, ведь любой шов, будь в нём хоть самый мелкий сварочный изъян, уже считается потенциальным очагом коррозии.

Принцип работы обычного конвекционного (КПД 88-92%) и конденсационного (КПД 104-109%) газовых котлов.

Поэтапныйпроцессфункционированияконденсационногокотла:

• продукты сгорания, пройдя через основной теплообменник, поступают для охлаждения на вторичный теплообменник, по которому движется остывшая вода;
• пройдя через него, дым тоже остывает до температуры ниже росообразования (56–57 °C), вследствие чего его водяные пары начинают оседать в виде конденсата;
• выделившееся тепло используется для предварительного разогрева линии «обратки», а температура газов, поступающих в дымоход, снижается (40–60 °C).

Таким образом, главное отличие «конденсационников» от конвекционных котлов заключается в том, что они используют скрытую теплоту для разогрева воды ещё до подачи в основной теплообменник. В результате для достижения комфортной температуры им нужно тратить на 15–25 % меньше топлива – экономия очевидна.

Виды

Конструкция конденсационных котлов создавалась на базе обычные моделей.

Существуют разные виды, которые обладают типичными признаками:

• одноконтурные. Выполняют только нагрев теплоносителя для отопительного контура;
• двухконтурные. Способны совместно с подготовкой ОВ нагревать воду для бытовых потребностей.

По типу установки:

• напольные. Устанавливаются на пол или специальную негорючую подставку. Не имеют ограничений по весу и мощности;
• настенные. Для монтажа используются прочные несущие стены. Это накладывает ограничения по весу и мощности котла. Пределом обычно бывает 45-50 кВт.

Все конденсационные котлы имеют горелку закрытого типа, так как работа требует четкого регулирования на всех этапах и не допускает использования естественных процессов.

Они нестабильны и не могут быть основой для тонких настроек.

Почему КПД конденсационников выше 100 %

На фото – известная конвекционная модель Buderus Logamax plus GB062.

Эффективность конденсационных газовых котлов составляет около 103–109 %, в то время как КПД традиционных агрегатов ограничен рамками 91–96 %.

С точки зрения законов физики это невозможно, поэтому многие думают, что такие показатели не более чем маркетинговый ход, однако тут дело в другом.

Начнём с того, что почти любое топливо имеет две теплоты сгорания:

• низшая теплота * (Hs) – то количество энергии, которое высвобождается при полном сгорании вещества, без учёта теплоты охлаждаемых дымовых продуктов;
• высшая теплота * (Hi) – то количество энергии, которое высвобождается при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсирующих водяных паров.

*  разница низшей и высшей теплоты сгорания природного газа равна 10–11 %.

Когда учёные выводили теплотехнические формулы, материалы, способные выдерживать длительную эксплуатацию в условиях конденсатообразования просто отсутствовали, поэтому низшая теплота сгорания была принята за международный стандарт – в сравнении с ним и получается «невозможный» КПД современных котлов.

Если пересчитать по высшей теплоте, то для конденсационного котла КПД снизится до 92–98 %, что всё ещё показывает хорошую производительность, а вот для конвекционного агрегата выйдет цифра всего 80–85 %, поэтому чтобы их можно было корректно сравнивать, часто в техпаспортах указываются оба значения Hs и Hi.

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.

Что дальше делать с этой жидкостью зависит от вида очистной системы:

• 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.

Советуем к прочтению:   Не греет электрический теплый пол — причины и что делать, поломка терморегулятора, датчика и кабеля, как найти и отремонтировать

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.

Как правило, производители предполагают эксплуатацию конденсационного котла исключительно с коаксиальным дымоходом, который входит в комплект поставки.

Сравнение с обычными котлами

Первое, что выделяет конденсационные отопительные котлы и шокирует покупателей — это диковинно большой КПД, больше 100%. При этом теоретическая физика настаивает на том, что такого не бывает. И это действительно так. В данном случае производители просто используют своеобразную систему расчетов.

Для того чтобы понять, что такое конденсационный котел и за счет чего он получает дополнительную тепловую энергию, необходимо рассмотреть Qн низшую и Qв высшую теплотворную способность топлива.

У натурального топлива существует 2 точки сгорания: высшая и низшая, между которыми существует большая разница.

Qв = Qн +k*(W+9H);

Где:

• K — коэффициент, равный 25 кДж/кг (6 ккал/кг);
• W — количество воды в горючем веществе, %;
• H — количество водорода в горючем веществе, % (по массе).

Собственно использование тепла от конденсации влаги, в обычных котлах выбрасывается в атмосферу, повышает КПД в конденсационных котлах.

Разница между обычным и конденсационным котлом

КПД

При сгорании равного объема газа, конденсационные котлоагрегаты выделяют на 15-20% больше тепловой энергии, чем классический аналог. Данный результат образуется в связи с установкой дополнительного теплового элемента котла, особого теплообменного аппарата — водяного экономайзера, отбирающего тепло от уходящих дымовых газов ниже точки конденсации +55 C.

Производители таких устройств утверждают, что полезное действие их может достигать значения 120%. С точки зрения расчета теплового баланса стандартного котла — это невозможно, поскольку он не учитывает высшую теплоту сгорания.

Для того чтобы привести в соответствие эти расчеты многие страны ЕС сейчас перешли на модернизированный способ определения КПД, в котором учитывается все выделяемое тепло сгорания топлива.

И по таким, обновленным расчетам, реальный КПД конденсационного котла достигает 95%, например, как у немецких моделей конденсационного типа Wolf, а КПД обыкновенных конвекционных аналогов котлов не превышает 85%.

Таким образом, действительно у конденсационных котлов имеется существенное преимущество по эффективности, по сравнению с традиционными отопительными котлами.

Экономия

Принципиальным фактором, определяющего высокую экономичность конденсационного котла, является наличие глубокого модулирования пламени, реализуемое в горелочных устройствах котлоагрегатов данного типа.

Модуляция пламени — это потенциальная возможность автоматической регулировки котла от 25 до 100%. Для традиционных газовых отопителей данный диапазон возможен от 45% до 100%.

Кроме того, эффективность такого отопительного котла в большей степени исходит от технической возможности системы, чем меньше температура обратки, тем наиболее полно конденсируются водяные пары в дымовых газах, а следовательно, тем больше скрытой теплоты сгорания возвращается в нагревательную систему, и, следовательно, с большим КПД работает котел.

При минимальной отрицательной температуре наружного воздуха, температура в обратке будет примерно 45-50 С и агрегат будет функционировать в варианте конденсации. Необходимые условия, самым эффективным образом, соблюдаются в напольных или низкотемпературных системах отопления.

Конденсат

По информации фирм изготовителей конденсационного теплового оборудования, исходя из конструкции и настройки теплового режима, объем образовывающегося конденсата равняется примерно 0.12-0.16 л на 1 кВт-ч выработанной энергии.

Следовательно, размер конденсатной влаги, возникающей при работе агрегата до 30 кВт, будет составлять приблизительно 4 л/ч, а при работе 500 кВт — от 50 до 75 л/ч.

Важно обозначить, что рН конденсатной жидкости располагается в границах 3 — 4, что говорит о ее высочайшей кислотности. В связи, с чем для ее отвода применяют кислотоупорные строительные материалы, например, полипропилен, отличающейся повышенной кислотоупорностью и гарантирующим герметичность каналов при рН от 2 и выше.

По действующим государственным санитарным нормам сброса сточных вод, запрещен слив в канализацию стоков с рН ниже 6.5 и выше 9. Поэтому в состав оборудования КК, должна быть включена установка по нейтрализации таких кислотных стоков.

Требования к дымоходам

Конденсационные котлы не позволяют экономить на материалах для производства дымовентиляционных систем. К ним предъявляются особые требования, поскольку отвод дымовых газов происходит с температурами ниже точки росы + 55 С.

При этом необходимо учитывать, что конденсация паров в дымовых газах происходит не только в котлоагрегате, но частично уже в дымоходе. Кислотная агрессивная влажная среда в дымоходе, где-то pH=4, является губительной для стандартного дымохода обычного котла.

Важно правильно смонтировать дымоход

Здесь необходимы совершенно другие низкотемпературные, кислотостойкие материалы из теплоустойчивых полимеров, кислотоупорной высококачественной некорродирующей стали либо алюминия и его сплавов.

Рейтинг ТОП-5 конденсационных газовых котлов

Рассмотрим несколько наиболее популярных моделей газовых конденсационных котлов от разных производителей:

BAXI LUNA Platinum+ 1.32

Газовый конденсационный агрегат от итальянских производителей. Котел одноконтурный, рассчитан только на отопление. Мощность составляет 35 кВт, что позволит обогревать дом площадью 350 кв.м.

Достоинства:

• высокий КПД — 105,7 %;
• при довольно высокой мощности расход газа не превышает 3,49 м3/час;
• возможна перенастройка на питание сжиженным газом, причем, переустановки форсунок для этого не требуется — все производится программным методом;
• полноценная защита от внешних воздействий;
• встроенный фильтр для воды.

Недостатки:

• необходимо использовать только низкотемпературные системы;
• стоимость котла значительно выше, чем у конвекционных моделей такой же мощности;
• котел привозят только под заказ, поэтому приходится долго ожидать доставки.

BAXI Duo-tec Compact 1.24

Еще один конденсационный котел от итальянской фирмы. Одноконтурная модель мощностью 24 кВт позволит отапливать 240 кв.м. полезной площади.

Его достоинства:

• экономичность, высокая эффективность работы;
• надежность, долговечность основных узлов и деталей;
• полный контроль за всеми участками конструкции;
• простота управления.

Недостатки агрегата:

• возможность только обогревать дом, без подачи ГВС;
• высокая стоимость котла и ремонтных работ.

Protherm Рысь конденсационная 25/30 MKV

Двухконтурный газовый котел, изготовленный в Словакии. При мощности в 25 кВт он подойдет для обогрева 250 кв.м. жилой или общественной площади.

Достоинства котла:

• алюминиевый первичный теплообменник, устойчивый к эксплуатационным нагрузкам;
• встроенный расширительный бак на 8 л позволяет компенсировать перепады давления в отопительном контуре;
• высокая производительность ГВС — 14 л/мин;
• полнофункциональная защита от всех воздействий.

Недостатки:

• сравнительно высокая стоимость;
• специфические условия работы;
• нет возможности перенастройки питания сжиженным газом.

Vaillant ecoTEC plus VU INT IV 246/5-5

Немецкая фирма Vaillant является одним из лидеров в производстве теплотехники. Одноконтурная конденсационная модель ecoTEC plus VU INT IV 246/5-5 обладает стальным теплообменником. Мощность агрегата — 20 кВт, рассчитанная на помещение до 200 кв.м.

Достоинства:

• высокий КПД — 108 %;
• объем расширительного бака составляет 10 л;
• расход газа составляет всего 2,6 м3/час;
• есть возможность дистанционного управления;
• многоступенчатая защита от перегрузок или неполадок.

Недостатки:

• чрезмерно высокая цена, которая значительно ограничивает возможности массового покупателя.

Viessmann Vitodens 100-W B1HC043

Еще один немецкий конденсационный котел. Одноконтурная мощная модель — развивает до 35 кВт и способна обогревать 350 кв.м. Предназначен для настенного монтажа.

Достоинства:

• высокий КПД — 108,7 %;
• расход газа составляет 3,46 м3/час;
• электронное управление с возможностью подключения дистанционного контроля;
• прочный теплообменник из нержавеющей стали.

Недостатки:

• специфический режим работы;
• высокая цена.

Устройство конденсационного отопительного прибора

Конструкция конденсационного котла хоть не существенно, но разнится с простым газовым прибором. Его важнейшие элементы следующие:

1. Первичный теплообменник.
2. Оборудованная системой, подающей топливо, горелкой и качающим воздух вентилятором камера сгорания.
3. Конденсационный теплообменник.
4. Камера, доохлаждающая парогазовую смесь до 56-57°C.
5. Сборник для конденсата.
6. Дымоход, отводящий холодные дымовые газы.
7. Насос для круговращения воды по системе.

В первичном теплообменнике, который связан с камерой сгорания, выделяемые газы подвергаются охлаждению до температуры, превышающей точку росы. После этого дымовая смесь следует к конденсационному теплообменнику, где доохлождается менее чем до 56°C. На стенках теплообменника накапливается пар, отдавая при этом последнее тепло. Конденсат набирается в резервуар, из которого сливается по трубе в канализацию. Теплоноситель-вода перемещается противоположно парогазовой смеси. Холодная она сначала прогревается в конденсационном теплообменнике, а затем следует в первичный теплообменник, где греется до желаемой потребителем температуры.

Сами котлы изготавливают из нержавейки и силумина, теплообменник делается литым, ведь конденсат представляет собой смесь разведенных неорганических кислот. Такие материалы позволяют продлить срок службы прибора, а отсутствие швов – предотвратить коррозию. Чтобы избежать разрушения дымохода попадающим на него незначительным количеством конденсата, его производят из пластика или кислотостойкой нержавейки.

Регулировать подачу тепла в разное время на протяжении суток помогает горелка. Она может быть моделируемой (позволяет постепенно изменять мощность в процессе работы) или немоделируемой (с установленным значением), при этом частота включения горелки подстраивает прибор под требуемые параметры. В лучших конденсационных газовых котлах чаще монтируют моделируемые горелки.

Место для котла

Руководствуясь нормативными документами, определяют подходящее помещение. При этом заранее не принимаются варианты с установкой котла в спальнях, санузлах, коридорах общего пользования, помещениях с недостаточной высотой потолка, малым объемом и отсутствием окон (фрамуг, форточек). Наиболее подходящими местами являются кухня или отдельное нежилое помещение достаточного объема, имеющее открывающиеся окна либо форточки (рис. 2). Наличие канализации в помещении – крайне рекомендовано.

Рис. 2. Помещение для котла должно иметь открывающиеся окна

При навеске котла на стену обычно используют крючки, входящие в комплект поставки. Они с помощью дюбелей закрепляются на стене. Затем на эти крючки навешивается сам агрегат. Недопустимо, если верхний край котла при этом отстоит от стены больше, чем нижний, то есть по-простонародному «завален». Для традиционного котла крен вперед в 0,5–1,0 см на 1 м не представляет существенной опасности, но в случае конденсационного котла дело обстоит иначе. Ведь на раме жестко закреплен конденсационный модуль. Во время работы котла во вторичной камере модуля (экономайзерном участке) происходит конденсация водяных паров из продуктов сгорания. Полученный конденсат собирается в отформованном поддоне и отводится сначала в сифон, а затем в канализацию (рис. 3).

Рис. 3. Образование и отвод конденсата из модуля конденсационного котла

При крене верха котла вперед конденсат переливается в первичную камеру, соприкасается с трубками теплообменника и начинает интенсивно испаряться. Это приводит к замыканию электродов контроля пламени на корпус котла и его блокировке.

Таким образом, при укреплении котла на стандартные крючки необходимо тщательно проверить вертикальность котла и при необходимости выровнять его. Крен котла вперед недопустим. Также не допускается отклонение котла вбок.

Советуем к прочтению:   Проектирование вентиляции здания, проектирование системы промышленной вентиляции

Проверяются отклонения от вертикального положения с помощью уровнемера.

Требования к дымоходам

Большинство ошибок при монтаже конденсационных котлов происходит из-за нарушения рекомендаций завода-производителя или пренебрежения нормами дымоудаления.

Часто встречаются нарушения из-за применения коаксиальных труб или раздельных комплектов от традиционных котлов. Материалом для изготовления коаксиальных труб традиционных котлов служат алюминиевые сплавы и сталь. Их предназначение – выдерживать высокие температуры выброса продуктов сгорания (110°С и выше). Специфика же работы конденсационных котлов – низкие температуры дымовых газов в штатных режимах (40 – 90°С), при этом зачастую ниже температуры точки росы (57 – 60°С, в зависимости от коэффициента избытка воздуха). Конденсация водяных паров из продуктов сгорания происходит не только в модуле котла, но и в дымоходе. Конденсат имеет невысокую кислотность на уровне рН=4, но при длительном воздействии на алюминиевые или стальные дымоходные каналы способен их разрушить. Поэтому дымоходы конденсационных котлов по тракту выброса изготавливаются из специальных полимеров (например, полипропилена), устойчивых к кислотной коррозии конденсата и способных выдерживать температуры до 120°С. Например, компания Baxi (Италия) поставляет для своих конденсационных котлов (рис. 4), КПД которых составляет 108,9%, пластиковую коаксиальную трубу с наконечником диаметром 60/100 мм, длиной 750 мм. В комплект поставки входят: муфта и прокладка; наконечник, защищающий от порывов ветра; декоративная накладка из нержавеющей стали на наружную часть стены.

Рис. 4. Настенный газовый конденсационный котел

Применение дымоходных комплектов от традиционных котлов на конденсационных котлах и наоборот запрещено.

Встречаются и нарушения по причине использования канализационных труб в качестве дымоходов. Из-за довольно высокойстоимости специальных дымоходов конденсационных котлов часто возникает соблазн использовать канализационные трубы, ведь низкая температура дымовых газов – одна из особенностей таких котлов. Ошибка состоит в том, что канализационные трубы не предназначены для продолжительной работы при высоких температурах (80°С и выше). А температура дымовых газов может быть выше этого значения, например, при работе котла в режиме ГВС. Канализационные трубы при этом деформируются, уплотнительные кольца рассыхаются и растрескиваются, дымоходный тракт перестает быть плотным. При этом риску подвергается жизнь людей и наносится ущерб дымоходам из-за их размокания от конденсата и постепенного разрушения. В связи с этим, применение канализационных труб в качестве дымоходов конденсационных котлов небезопасно и строго запрещено.

Неправильный уклон дымоходных или воздухозаборных труб. Варианты монтажа дымоходов конденсационных котлов могут быть различными в зависимости от условий (рис. 5), однако следует соблюдать основное правило – уклон дымоходной трубы должен способствовать стеканию конденсата обратно в модуль котла. Уклон воздухозаборной трубы должен препятствовать попаданию атмосферных осадков внутрь корпуса котла.

Рис. 5. Варианты монтажа дымоходов в соответствии с европейской классификацией для котлов типа С (с забором воздуха для горения из внешнего пространства или из общей шахты)

На рис. 6 схематически приведены правильные способы организации дымоотвода и воздухозабора при различных типах дымоходных труб. Так, на рис. 6 а показано использование одной дымоотводной трубы и перевод котла в работу с забором воздуха из помещения. Колена (если есть) собираются с таким расчетом, чтобы обеспечить стекание конденсата по трубе назад в конденсационный модуль. Очень важно избегать возможных мест с отрицательным уклоном, где будет собираться застойный конденсат и нарушать работу вентилятора.

Как частный случай используется одиночный дымоход, который выходит из котла строго вверх без колен. Если выводить выброс продуктов сгорания в уже существующий (или общий для многоэтажных домов) дымоход (рис. 6 б), то необходимо убедиться в том, что этот дымоход может эксплуатироваться с конденсационными котлами и имеет сборник конденсата с сифоном в нижней точке. Выброс дымовых газов от конденсационных котлов в кирпичные дымоходы приводит к их разрушению вследствие размокания. Выброс в дымоходы из черной стали или алюминия приводит к их усиленной коррозии. Наиболее оптимальными являются утепленные дымоходы из полипропилена или нержавеющей стали. Если у заказчика есть дымоход, например кирпичный, то его можно «гильзовать» полипропиленовыми трубами или трубой из нержавейки.

При сборке дымохода очень важно соблюдать порядок соединения: в раструб с уплотнительным кольцом следующий участок вставляется сверху гладкой стороной. Это позволяет конденсату стекать беспрепятственно назад в модуль котла. Но часто дымоходы из нержавеющей стали собирают из подручных материалов, да еще и с грубыми нарушениями (нижняя труба входит в раструб верхней), таким образом, конденсат, стекающий назад по трубе, выходит через соединения, что приводит в некоторых случаях к плачевным результатам. Например, конденсат начинает заливать котел.

В случае использовании стандартного коаксиального комплекта также необходимо соблюдать восходящий уклон дымоходной трубы (рис. 6 в). У настенных котлов невысокой мощности уклон обеспечен конструкцией концевого терминала – при горизонтальном расположении внешней трубы внутренняя имеет восходящий уклон.

Конструктивно возможна установка котла с одинарным горизонтальным выбросом за стену. Уклон, как и в вышеперечисленных случаях – восходящий (рис. 6 г).

Рис. 6. Варианты организации правильных уклонов труб

На рис. 7 приведены схемы неправильного монтажа дымоходных и воздухозаборных труб. При этом возможно образование застойной зоны, которая препятствует работе вентилятора и приводит к блокировке котла (рис. 7 а). В случае установки, как на рис. 7 б или рис. 7в, конденсат в большом количестве вытекает наружу и замерзает с образованием сосулек. Расположение воздухозаборной трубы так, как показано на рис. 7 г, приведет к попаданию атмосферной влаги в корпус котла, а затем к блокировке котла или короткому замыканию.

Рис. 7. Неправильный монтаж уклонов дымоходных труб

Несмотря на то, что и ДБН, и рекомендации завода-производителя жестко регламентируют расстояние от терминала выброса до ближайших предметов, сплошь и рядом встречаются грубые нарушения этих норм. Среди самых распространенных – низкий уровень коаксиального терминала относительно грунта и малое расстояние между соседними терминалами.

Первое характерно для частных коттеджей. Так, для котла и сопутствующих компонентов системы отопления (насосы, коллекторы, расширительные баки, бойлеры и т.д.) чаще всего выделяют полуподвальные помещения. Выбор очевидный и правильный – незабирается полезная жилая площадь, все компоненты системы можно скрыть и они не будут нарушать дизайн помещений. Ведь размещение громоздкого котла с обвязкой и бойлером ГВС на кухне – решение не совсем эстетичное. И хоть подавляющее большинство приспособленных помещений имеют дымоходные и вентиляционные каналы, возникает соблазн сэкономить на трубе и вместо «гильзования» существующего дымохода и установки раздельного комплекта удаления дыма и всасывания воздуха вывести коаксиальную трубу от котла напрямую через стену. В результате расстояние от земли до терминала нередко получается в разы меньше регламентируемого. Такое расположение, кроме опасности для людей, еще и способствует активному всасыванию приземной пыли и песка в вентилятор котла, а затем попаданию их в тракт смешения и камеру сгорания. В дальнейшем это может привести к нарушению работы котла, его преждевременному износу и выходу из строя.

Второе нарушение характерно для каскадной установки котлов. В этом случае стремление сэкономить нередко приводит к уменьшению необходимого расстояния между терминалами или использованию не предназначенных для такого монтажа воздуховодов. Понятно, что без реконструкции дымоходов такие котлы запускать и ставить на гарантию запрещено. Поэтому лучше всего использовать комплекты, предлагаемые изготовителем котлов. (Например, Baхі предлагает для каскадной установки не только дымоходные, а и гидравлические аксессуары, автоматику управления).

Перед установкой котла необходимо также учитывать минимальные расстояния от дымоходных терминалов до ближайших препятствий.

Нужно ли покупать конденсационный котел?

Как и традиционные газовые котлы, конденсационники бывают нескольких видов:

1. Первый вид — это напольные котлы. «Напольники» обладают более высокой мощностью, которая порой доходит до 320 кВт и более.
2. Второй вид — это настенные котлы, мощность которых составляет до 120 кВт.

Если возникает необходимость увеличения мощности, то несколько отопительных котлов можно объединить в единый отопительный кластер. Конденсационные газовые агрегаты имеют разное предназначение, и поэтому они бывают двухконтурные или одноконтурные. Двухконтурные конденсационные котлы помимо отопления занимаются еще и приготовлением горячей воды, в то время как одноконтурные конденсационники занимаются только лишь отоплением помещений.

Котлы данного типа имеют очень высокие показатели, которые в полной мере соответствуют всем самым серьезным требованиям, которые предъявляются соответствующими органами к отопительным котлам. Конденсационные котлы очень популярны в курортных зонах, в домах отдыха и прочих туристических местах. Всё дело в эффективности и в экологичности.

У конденсационного газового котла гораздо меньше вредных выбросов, почти в 10 раз меньше чем у обычного газового котла.

Отвод конденсата

Технология, по которой работают конденсационные котлы, подразумевает образование конденсата из водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. В зависимости от температурного режима и мощности установленного котла возможно образование до 50 л/сут. жидкости, которую нужно отвести в канализацию. Невысокая кислотность конденсата позволяет сливать егов ближайший сифон бытовых отходов, которые имеют повышенную щелочность. В результате реакции нейтрализации не наносится вред окружающей среде. Но все же тракт отвода конденсата необходимо предусмотреть из материалов, стойких к кислой среде (полипропилен, ПВХ).

Среди ошибок при монтаже – отвод конденсата на улицу. Монтажники иногда выводят гофрированную трубку напрямую на улицу по аналогии со сплит-системой кондиционирования. В зимний период это приведет к блокированию тракта льдом, заполнением модуля конденсатом и выходом котла на аварийную блокировку.

Если уровень канализации в доме находится значительно выше котла, необходимо использовать специальные конденсатные насосы со встроенными резервуарами, например установки Conlift (рис. 8), предлагаемые датской компанией Grundfos. Они позволят по мере образования конденсата поднимать его на нужную высоту и сливать в канализацию.

Рис. 8. Установка для удаления конденсата Conlift

Как выбрать газовый котел?

Заключение

Суммируя все плюсы и минусы можно с уверенностью сказать, что конденсационные газовые котлы — это правильный выбор вдумчивых и рачительный хозяев, которые заботятся о комфорте своего жилища, и которые очень ценят экономичность и эффективность. Перед тем как выбрать конденсационный котёл — посоветуйтесь с профессионалами, которые помогут вам не только с выбором правильного котла для ваших нужд, но и с правильной установкой и оформлением всех необходимых документов.

Источники

• https://expert-dacha.pro/otoplenie/kotly-ot/gazovye-k/luchshie-kondensacionnye.html
• https://srbu.ru/otoplenie/408-kondensatsionnyj-kotel-plyusy-i-minusy.html
• https://GradusPlus.com/kotly/gazovye/kondensacionnye/
• https://kotle.ru/gazovye-kotly/kondensatsionnyj-kotel
• https://econet.ru/articles/plyusy-i-minusy-kondensatsionnyh-gazovyh-kotlov
• https://aw-therm.com.ua/kak-izbezhat-oshibok-pri-montazhe-kondensacionnika
• https://eurosantehnik.ru/kondensacionnye-gazovye-kotly-naskolko-oni-effektivny.html

Источник: akak7.ru