Конденсационный газовый котел: его особенности и принцип работы

Что такое конденсационный газовый котел

Настенный конденсационный газовый котел представляет собой прибор, предназначенный для отопления помещения и воды, использующейся для бытовых нужд. Главным его отличием является применение при разработке только самых современных технологий, что позволило повысить КПД до самых высоких показателей, особенно это заметно, если конденсационный газовый котел функционирует в умеренном режиме для подогрева воды.

Первоначально такие котлы создавались для экономии электроэнергии. Сейчас это оборудование зарекомендовало себя, как одно из лучших по эффективности и безопасности в использовании. Это связано с тем, что такие котлы не выбрасывают в воздух вредные вещества и являются полностью экологичными. При их изготовлении используются только самые современные технологии, благодаря чему агрегаты отвечают всем предъявляемым технологическим требованиям.

Важно! Одной из особенностей настенных конденсационных газовых котлов является то, что они работают практически бесшумно и без вибрации благодаря новым технологиям производства.

Конденсационный газовый котел: что это такое

Если сравнивать стандартный газовый котел с его конденсационным аналогом, то можно прийти к выводу, что их отличия заключаются не только в некоторых новшествах, а в кардинально различных принципах работы. Да, и в том и в другом случае нагрев теплоносителя происходит благодаря горению газа, но в конденсационном котле нагрев теплоносителя дополнительно еще производится с помощью отработанных газов.

Причем система дымоудаления в данном случае производит первичный нагрев жидкости – отработанные газы, в которых в большом количестве содержится водяной пар, сначала подогревают теплоноситель, а уже потом непосредственно газ догревает его до заданной температуры. Именно благодаря всему этому и происходит экономия топлива – КПД конденсационных котлов по сравнению со стандартными агрегатами данного типа выше на 15-20%.

Как работает такой котел? Если не вникать подробно в его конструкцию, то описать последовательность технологического цикла нагрева теплоносителя можно следующим образом.

1. Обратный трубопровод системы отопления подает теплоноситель в первый теплообменник. На нем конденсируется пар, содержащий в отработанных газах, отдавая тем самым свое тепло теплоносителю.

2. Дальше жидкость попадает в обычный высокотемпературный теплообменник, в котором теплоноситель нагревается уже до заданной температуры.

Все просто, но на самом деле такой подход к нагреву теплоносителя требует некоторого переоборудования котла. Во-первых, подача теплоносителя в систему отопления в таких агрегатах осуществляется в нижней части котла. Во-вторых, верхний низкотемпературный конденсационный теплообменник оснащается резервуаром для сборки конденсата. В-третьих, все эти нововведения в значительной мере увеличивают габариты котла. В принципе, со всем этим легко мириться, если такое оборудование действительно позволяет экономить газ, что и является основным достоинством котла данного типа. Но кроме него, у этого газового оборудования имеются другие достоинства.

Что такое двухконтурный газовый котел и в чем отличие от одноконтурного?

Двухконтурный котел отличается от одноконтурного наличием дополнительного теплообменника для подготовки горячей воды (его иногда так и называют — теплообменник ГВС).

Помимо главной задачи — нагрева теплоносителя для отопительного контура, выполняется процедура нагрева и подачи горячей воды к приборам потребления. Эта возможность делает котел более эффективным и востребованным.

Примечательно, что никаких значимых изменений в конструкцию не вносится, дополнительный теплообменник проточного типа просто устанавливается в разрыв прямой линии между первичным теплообменником и трехходовым краном.

Простота и небольшие размеры дополнений позволяют использовать одинаковые корпуса для обоих видов агрегатов, делая производство более экономичным. Себестоимость котла увеличивается только на цену дополнительного узла.

Потребляемая мощность настенного газового котла

Мощность настенного газового котла отопления в Ваттах Полезная мощность — главный технический параметр котла, который должен перекрывать полные теплопотери вашего дома.

Строго говоря, расчет тепловых потерь дело сложное и его должен делать специалист с теплотехническим образованием.

Но у нас в стране таких спецов мало, поэтому их услуги стоят дорого и к ним прибегают только владельцы больших коттеджей.

А для случая обычного сельского дома используют приближенное соотношение — для обогрева 1 квадратного метра площади требуется от 100 до 150 Вт мощности котла.

Последняя цифра берется если у вас плохая теплоизоляция конструкций или суровая и долгая зима.

Если вам хочется иметь более точные данные о тепловых потерях своего жилища, то я рекомендую вам воспользоваться специальным калькулятором, который делает расчет методом «укрупненных данных»

Процесс горения

Рассмотрение принципа работы конденсационных котлов имеет смысл начать с того, за счет чего вообще происходит нагрев теплоносителя в данном оборудовании — горения топлива. Основные химические элементы, участвующие в процессе горения любого углеводородного топлива:

• Углерод (С), водород (H2), сера (S) — содержатся в топливе. Содержание серы может быть достаточно высоким в дизельном или твердом топливе (дрова, уголь). Для природного газа максимальное содержание сероводорода согласно нормам составляет 20 мг/м3, фактическое обычно гораздо меньше.
• Кислород (О2), азот (N2) — содержатся в воздухе. Так же в воздухе присутствуют другие газы, но они либо инертны, либо их процентное содержание крайне мало.

Далее будем рассматривать горение на примере простейшего углеводорода — метана (CH4). Строго говоря, данная реакция представляет собой достаточно сложную цепочку с образованием промежуточных соединений, мы приведем итоговую формулу:

CH4+2O2 ? CO2+2H2O+Q

Реакция проходит с выделением энергии и образованием углекислого газа и воды. Важным моментом здесь является то, что при недостатке кислорода в реагирующей смеси, помимо углекислого газа образуется так же угарный (СО), который даже в сравнительно малых концентрациях опасен для человека. Кроме того, при этом снижается количество получаемой энергии. Для предотвращения данного эффекта существуют определенные особенности в конструкции элементов котла, которые мы обсудим в последующем.

Другой важной группой реакций при горении метана в воздухе является окисление азота и серы:

N2+O2 = { NO | NO2 | N2O }

S+O2 = { SO2 | SO3 }

Оксиды азота NO и NO2 обычно обозначают общим наименованием NOx. При реакции с водой они образуют азотную (HNO3) и азотистую (HNO2) кислоты. При выбросе в атмосферу последние становятся одним из основных компонентов кислотных дождей. Закись азота N2O кислот не образует, но участвует в разрушении озонового слоя. Естественно, что в конструкции современных котлов предпринимаются меры для снижения данных выбросов. Мы рассмотрим эти меры при обсуждении отдельных компонентов оборудования.

Оксиды серы при реакции с водой образуют серную кислоту. Но их содержание в продуктах сгорания крайне мало, поэтому как фактор загрязнения среды они не рассматриваются. Но они могут оказывать сильное воздействие на элементы конденсационного котла.

Устройство и принцип работы конденсационного котла

Начнем с того, как работают обычные газовые котлы отопления. Топливо подается на горелку и сжигается в камере сгорания. Образующаяся тепловая энергия нагревает воду в системе отопления и в системе горячего водоснабжения. Получается так, чтобы нагреть воду до температуры +95С, необходимо создать условия, при которых в камере сгорания образовался температурный режим не меньше +200С. Если данный показатель упадет, то резко уменьшится тяга.

Какие негативные последствия могут при этом возникнуть, многие знают не понаслышке. Проблема же газовых котлов заключается в том, что определенное количество тепловой энергии улетучивается через дымоход с влажными парами воздуха. А из школьного курса физики известно, что пары в любом случае будут конденсировать, при этом выделяя тепло.

Так вот в конденсационных газовых котлах специально установлена дополнительная камера, где происходит сбор и конденсация влажных паров. От этого выделенная тепловая энергия направляется опять-таки на нагрев воды в системе отопления. Конечно, сравнивать тепло от сжигания газа с энергией от конденсации влажных паров невозможно в плане сравнения их величин. Но специалисты говорят, что процентное содержание тепла от конденсации составляет 8-9% от тепловой энергии при сжигании газа. Скажем прямо, это большой плюс.

Как работает конденсационный котел

В конструкции прибора устанавливается два теплообменника. В некоторых моделях присутствует один, но двухступенчатый.

• Первый теплообменник работает по тому же принципу, как и в обычных газовых котлах. То есть тепло с продуктами сгорания газа проходят сквозь него, нагревая металлические стенки, которые в свою очередь отдают энергию воде.
• Второй теплообменник, который называется конденсационным, забирает тепло у проходящих сквозь него охлажденных продуктов сгорания, за счет конденсации паров. Почему это происходит? Дело все в том, что через второй теплообменник проходит охлажденный теплоноситель по обратному контуру системы отопления. Получается так, что стенки теплообменника – это точка росы с температурой 55-58С. А, значит, именно здесь и будет происходить полная конденсация влажных паров угарных газов, в процессе которой они будут отдавать скрытую энергию стенкам прибора.

Внимание! Запомните, что второй теплообменный прибор должен быть изготовлен из металла, который может выдержать агрессивное воздействие химически активных веществ. Эти вещества находятся в конденсате. Обычно это нержавеющая сталь или сплав из алюминия и кремния.

Устройство конденсационного агрегата

Куда уходит и где собирается конденсат? Для этого в конструкции конденсационного котла предусмотрена специальная камера. А оттуда он выводится в систему канализации. Скажем прямо, конденсат очень агрессивен, поэтому в разных странах действуют свои требования и нормы. К примеру, в Германии сбрасывать его в канализацию строго запрещается. Там требуют проводить его частичную утилизацию с понижением процентного содержания агрессивных компонентов. В России же таких требований нет. К примеру, газовый конденсационный котел мощность 30 кВт сбрасывает ежедневно до 30 л конденсата, и это все идет в канализацию.

Правда, сегодня в продаже появились котлы, к конструкции которых добавлен специальный резервуар, заполненный гранулятом из кальция или магния. Это своеобразный нейтрализатор, который очищает конденсат от химически активных веществ.

Особенности конструкции

• Начнем с того, что два теплообменника – это серьезный барьер для свободного прохождения продуктов сгорания к дымоходу, что является причиной снижения тяги. Поэтому конденсационные котлы изготавливаются только с принудительным отводом угарных газов.
• Поэтому все котлы данного типа – это приборы с закрытой камерой сгорания. Отсюда их высокая безопасность, потому что топка полностью изолирована от помещения, где котел установлен.
• Установка коаксиального дымохода – оптимальный вариант для таких котлов.
• Сегодня на рынке присутствуют напольные и настенные газовые конденсационные котлы.

Вторичный теплообменник

На что обратить внимание при выборе?

Перед покупкой двухконтурной модели стоит обратить внимание на пять важных показателей:

1. Тип камеры сгорания

Существуют устройства с открытой и закрытой камерой сгорания. Приборы с открытой камерой забирают воздух из помещения, а продукты горения выводят через дымоход. По технике безопасности такой дымоход должен быть не менее 4 м в высоту. Так как при этом кислород из помещения расходуется, то в таком доме должна быть хорошо организована вентиляция.

При закрытом горении воздух забирается с улицы, а продукты горения в этот момент выводятся наружу. Таким образом кислород в помещении не сгорает и в целом атмосфера гораздо более благоприятная. Модели с закрытой камерой подойдут тем, у кого плохо организована вентиляция в доме. Также их можно устанавливать на кухне или в ванной комнате. Устройства с закрытой камерой горения — это единственно возможный вариант для многоквартирных домов.

2. Тип котла

Бывают классические (конвекционные) и конденсационные устройства.

3. Материал теплообменника

Теплообменник устройства может изготавливаться из таких материалов:

• Чугун. Применяется в самых дешевых моделях. Неплохо генерирует тепло, но КПД обычно не превышает 90%. Котлы с чугунными теплообменниками более тяжелые и громоздкие, что усложняет их монтаж.
• Нержавеющая сталь. Применяется для бюджетного и среднего класса. Нержавейка довольно долговечная и при необходимости легко ремонтируется. Однако теплоотдача меньше, чем у меди.
• Медь. Медные теплообменники ставят в моделях среднего и дорогого класса. Они долговечные и хорошо отдают тепло.

Если хотите взять классическую модель и собираетесь сами монтировать ее, берите с нержавеющим теплообменником. Для теплого пола и горячего водоснабжения рекомендуем брать устройство конденсационного типа с медным теплообменником.

4. Мощность котла

В среднем 1 кВт мощности прибора способен отопить около 8 м2 площади. Разделите общую площадь, которую вам нужно отопить на 8 и получите требуемую мощность. Добавьте 1 кВт на подогрев воды. Если же хотите более точно рассчитать мощность устройства, воспользуйтесь формулой, которую мы приводили для одноконтурных котлов.

5. Наличие встроенного бойлера

Отдельный тип двухконтурных котлов может дополнительно оснащаться бойлером для нагрева и главное хранения воды. Иногда очень удобно иметь такой бойлер, так как при сильном падении давления в трубопроводе котел может попросту не греть воду, а в бойлере вода всегда будет горячей. Приобретение модели со встроенным бойлером имеет смысл лишь в тех случаях, когда наблюдается частое падение давления в городском водопроводе. В противном же случае это лишняя трата денег.

Плюсы конденсационного котла

• Высокая производительность. В сравнении с традиционными газовыми котлами, КПД конденсационного может достигать 109%. Такая цифра может вызвать удивление у каждого пользователя, на самом деле этот показатель ничего общего с физическими параметрами работы котла не имеет. Эта цифра всего лишь демонстрируют эффективность котла по сравнению с его традиционными собратьями. Практический же КПД конденсационного котла не превышает 98%, что также является впечатляющим показателем.
• Экономичность. Благодаря процессу конденсации водяного пара, конденсационные газовые котлы позволяют сэкономить 30-35% газа.
• Бесшумная работа, которая гарантирует максимальный комфорт в эксплуатации.
• Длительный срок службы.
• Стойкость к воздействию коррозии. Как уже было упомянуто выше, производители решили проблему коррозии при помощи использования устойчивых к коррозии материалов (алюминиево-кремневый сплав и нержавеющая сталь).
• Низкий уровень выбросов в атмосферу углекислого газа. Это дает преимущество перед атмосферными котлами в случае установки в заповедных районах.

Отличия конденсационных газовых котлов от конвекционных

Конденсационные газовые котлы отличаются от конвекционных лишь более сложным принципом аккумуляции тепла.

Принцип работы обычного конвекционного (КПД 88-94%) и конденсационного (КПД 103-115%) газовых котлов.

Конденсационные модели имеют все ту же конструкцию, но с еще одним дополнительным теплообменником. После сжигания продукты сгорания проходят более длительный путь отвода, в котором охлаждаются до точки росы. Образуется конденсат, который оседает на дополнительном теплообменнике и отдает ему (а значит и циркулирующему в нем теплоносителю) неиспользованную ранее тепловую энергию. Отсюда и соответствующее название – конденсационные – аккумулирующие тепло конденсата отходящих газов.

Таким образом, температура отводящихся продуктов сгорания практически равна атмосферной (обычно 25-40°C против 60-90°C у конвекционных моделей). КПД конденсационных моделей обычно в пределах 103-115%, что подразумевает в среднем на 15-25% меньший расход газа. Если пересчитать показатели и конвекционных, и конденсационных не по низшей (как это принято), а по высшей теплоте сгорания (включая теплоту конденсирующих водяных паров), то КПД обычных газовых котлов будет в пределах 80-85%, а конденсационных – 92-98%, что является существенным преимуществом.

Все отличия, критерии выбора и особенности эксплуатации конденсационных газовых котлов

Выхлоп конденсационных моделей более экологичный, на оголовье дымохода, в виду более низкой разницы температур отходящих газов и атмосферы, больше не образуется конденсат. У всех моделей исключительно закрытая камера сгорания и коаксиальный дымоход, что подразумевает более низкие требования к помещению и упрощенный монтаж. Но стоимость конденсационников в 2-3 раза выше, самые бюджетные модели такие, как BAXI Duo-tec Compact или Protherm Рысь MKV стоят от 50 тыс. рублей.

Есть и еще один существенный недостаток – необходимость в отводе конденсата. Как уже говорилось, это не просто нейтральная жидкость, а сильная кислота, которую нужно грамотно отводить. Сливать кислоту напрямую в канализацию нельзя, перед этим его нужно разбавить в пропорции 10:1, а лучше 25:1.

Пример отвода и нейтрализации конденсата.

Конденсат необходимо нейтрализовать и при сливе в септик, делается это с помощью локальной очистительной станции – пластикового резервуара с нейтрализующим наполнителям. Согласно отзывам владельцев, за сутки при работе котла мощностью 18-24 кВт образуется 25-40 л конденсата.

Принцип работы, достоинства и недостатки конденсационных газовых котлов

Принцип работы выстроен на переходе пара в конденсат для забора скрытой тепловой энергии. Преобразование осуществляется в теплообменнике, процесс сопровождает выделение повышенного количества тепла. Это тепло, как и тепло при горении газа, направлено на прогрев теплоносителя.

Важно! За счет использования открытой и скрытой энергии КПД котлов достигает 109%. Это выше, чем у любых других моделей.

Рекомендуем к прочтению:Принцип работы геотермального отопления и теплового насоса

Теплообменник охлаждает поток до +140 С. При низких температурах снижена тяга, выпадает конденсат, вызывающий коррозию металлических приборов. Поэтому тепловая скрытая энергия вылетает наружу. Конденсационные устройства забирают все тепло, вследствие чего КПД выше.

Забор энергии организуют два теплообменника. Один работает по стандартному типу – пропускает тепловой поток, не давая ему остывать ниже точки росы. Второй теплообменник забирает тепло у продуктов сгорания, охлаждая тепловой поток ниже температуры точки росы. Водяной пар оседает на стенках второго теплообменника, отдает полезную скрытую энергию.

Такие свойства делают конденсатные котлы одним из самых экономичных тепловых приборов. Высокий КПД поддерживает и сохраняет тепло длительное время. В агрегатах установлены специальные горелки, полностью сжигающие топливо. Количество выбросов продуктов горения минимальное, потому конденсатные котлы – это экологичное оборудование.

На заметку! Низкая температура отходящего газа (+140 С) позволяет применять пластиковые дымоходы. Это еще больше снизит затраты на обустройство сети и установку нагревателя.

Дополнительные достоинства приборов:

• небольшие размеры;
• малый вес;
• экономность в расходе топлива до 35% за отопительный сезон;
• низкий уровень шума;
• отсутствие вибрации;
• каскадный монтаж.

Основной минус – высокая цена. Но этот недостаток нивелирует экономность расхода топлива и простота обслуживания.

Важно учитывать особенности работы устройств:

1. Невысокий температурный режим прогрева. Стандартная сеть отопления показывает разность температур между контурами подачи и обратной циркуляции в 75 С и 55 С, конденсационный прибор 55 С и 33 С. Часто в домах дополнительно делают систему теплого пола или устанавливают несколько радиаторов для повышения уровня прогрева.
2. Конденсат надо утилизировать. В сутки котел с мощностью в 35 кВт выработает до 30 литров конденсата. Воду запрещено сливать в септик, но допустимо в центральную канализацию.

Совет! Перед сливом в септик конденсат нейтрализуют от лишних кислот. Подойдут любые нейтрализаторы, которые поддержат работу микроорганизмов в септике.

Преимущества использования конденсационного газового котла

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Принцип работы конденсационных котлов

Теперь перейдем к рассмотрению использования тепловой энергии, образующейся при горении топлива. Цепочку преобразований энергии в котле условно можно выразить в следующем виде:

Горение ? Выход энергии ? Использование энергии

? На первом этапе получаемое тепло можно разделить на три части:

1. Излучение;
2. Нагрев продуктов сгорания;
3. Испарение воды, находящейся в продуктах сгорания.

? На втором этапе, соответственно:

1. Нагрев теплоносителя;
2. Потери через корпус котла;
3. Потери с уходящими газами.

Главная цель котлового агрегата — обеспечить максимальное получение тепла на первом этапе (качество горения) и передачу его теплоносителю (сокращение потерь).

Основная идея «конденсационные котлы принцип работы» в том, что теплота, расходующаяся на испарение воды на первом этапе, с точки зрения дальнейшего использования, принципиально отличается от излучения и нагрева продуктов сгорания. Дело в том, что нагрев теплоносителя с помощью излучения или контакта с разогретыми газами происходит в любом случае, пусть и с разной эффективностью. В то же время, чтобы использовать энергию, заключенную в водяном паре, необходимо обеспечить условия, при которых произойдет фазовый переход: переход из пара в жидкость (конденсат). Происходит это при охлаждении пара до так называемой точки росы, которая для метана при нормальных условиях примерно равна 55 °C.

В силу того, что в продуктах сгорания содержится определенное количество оксидов азота и серы, при выпадении конденсата они вступают в реакцию с образованием соответствующих кислот. Кроме того, при определенных условиях, может образоваться угольная кислота как продукт реакции углекислого газа и воды. Но данная кислота достаточно неустойчива и в атмосфере быстро распадается.

Соответственно, используются два термина для энергии, получаемой при горении:

• Высшая теплота сгорания (Qs) — полная тепловая энергия.
• Низшая теплота сгорания (Qi) — полная тепловая энергия за вычетом энергии заключенной в водяном паре.

Эффективность конденсационного котла

В соответствии с описанным выше вводится понятие КПД — коэффициента полезного действия котла как отношения тепла, переданного теплоносителю, к теплоте сгорания топлива. При чем обычно, если не указано обратного, используется именно низшая теплота сгорания, то есть без учета энергии конденсации пара.

Вообще говоря, любой котел можно поставить в условия, когда он начнет работать в конденсационном режиме — достаточно, чтобы температура теплоносителя была ниже определенной величины. Но оборудование, не предназначенное для такой работы крайне чувствительно к кислотному составу конденсата и быстро выходит из строя. Поэтому в документации к неконденсационным котлам обычно приводится ограничение температуры обратного теплоносителя “не ниже 60 °C”. Исключение составляют чугунные котлы некоторых производителей, где за счет толщины металла даже при низких температурах теплоносителя дымовые газы не остывают до точки росы. Впрочем, данных фактор сильно сказывается на эффективности таких котлов.

Для повышения коэффициента полезного действия нужно предпринимать действия в нескольких связанных направлениях:

1. Повышение качества горения.
2. Снижение тепловых потерь с уходящими газами.
3. Повышение количества тепла, передаваемого теплоносителю.
4. Снижение тепловых потерь через корпус котла.

Мероприятия, связанные с последним пунктом достаточно очевидны — тепловая изоляция корпуса и отдельных элементов, так что отдельно мы его рассматривать не будем.

В решении задач, связанных с первым и вторым пунктами большую роль играет конструкция горелочных устройств.

За повышение количества передаваемого теплоносителю тепла отвечает, в первую очередь, конструктив теплообменника котла.

Теперь рассмотрим основные конструктивные особенности котлов, позволяющие им работать в режимах с выпадением конденсата и направленные на повышение эффективности.

Производители конденсационных котлов

Ни для кого не секрет, что именно от производителя зависит качество любой продукции – не исключением являются и конденсационные котлы. Стоят они немалых денег и, приобретая подобные агрегаты, нужно быть уверенным, что деньги не потрачены понапрасну, и они смогут работать в течение длительного срока. В этом отношении предпочтение в выборе лучше отдать проверенным производителям, к которым можно отнести следующие компании.

Если говорить о конденсационном оборудовании эконом класса, то здесь можно выделить котлы BAXI, которые обладают оптимальным сочетанием технических характеристик и стоимости – котел мощностью 28кВт обойдется потребителю примерно в 1500 долларов. При этом производитель дает весьма немаленькую гарантию на свою продукцию, что делает этот котел весьма доступным для широкого круга людей.

В заключение темы про конденсационный газовый котел скажу несколько слов об одном очень важном моменте, оказывающим влияние на длительность эксплуатации оборудования данного типа. Речь идет о теплообменнике, а вернее материале, из которого он изготавливается – практически все конденсационные котлы оборудуются теплообменниками из нержавеющей стали или из кремний-алюминиевых сплавов. В принципе, хорошо работает и тот и другой вариант, но нержавейка менее подвержена коррозии под воздействием конденсата. Долго проработают и те и другие, но именно нержавейка работает дольше всего.

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.

Какой газовый котел лучше установить: конвекционный или конденсационный?

Многие люди между этими двумя системами видать лишь разницу в цене.

• Традиционные котлы конвекционного типа и их особенности
• Преобразование тепловой энергии в конденсационных котлах
• Дымоотводы и их устройство

Однако существует принципиальное отличие технологии сжигания топлива.

Традиционные котлы конвекционного типа и их особенности

Устройство такого котла является для нас привычным – это открытая или закрытая топка и теплообменник. Получаемые продукты сгорания имеют высокую температуру и удаляясь через дымовой канал они забирают определенную долю тепловой энергии. Существует способ, позволяющий отобрать данный излишек тепла. Для этого необходимо вызвать процесс конденсации. Однако здесь существует ряд вопросов. Поскольку образовавшийся конденсат является достаточно активным веществом, который непременно начнет воздействовать на внутренние не защищенные детали.

Преобразование тепловой энергии в конденсационных котлах

Получение энергии из конденсата — это действительно большой процент экономии, поскольку вы в любом случае платите за израсходованный энергоноситель. Воплощение такой конструкции стало возможным лишь в недавние годы, поскольку для работы такого котла внутренние детали должны быть изготовлены из нержавеющей стали специальных марок. В таких устройствах отбор тепла происходит в плоть до начала конденсации сгоревших газов. Данный температурный предел называется точкой росы и варьируется в пределах 50-60 градусов. Некоторые модели для более полного сбора тепла имеют двухуровневую систему теплообменников.

В зависимости от региона использования производителями выпускаются конденсационные котлы двух типов:

• Газовые;
• С применением жидкого топлива.

Однако газовые варианты считаются более эффективными, поскольку количество вырабатываемого пара при сжигании газа значительно больше.

Дымоотводы и их устройство

Традиционные котлы образуют высокую температуру сгорания энергоносителя. Благодаря чему образуется естественная тяга. Для конденсационных котлов такой вариант не может быть применим. Отработанные газы имеют низкую температуру и эффект естественной вентиляции исчезает.

Для этого каждая модель такого котла укомплектована вентилятором, создающим избыточное давление. Поскольку котел имеет закрытую камеру сгорания, то возможность попадания сгоревшего газа в помещение исключена его же отвод осуществляется через коаксиальную трубу.

Мощность котла

Один из ключевых моментов выбора котла отопления — определение необходимой мощности. Если подходить к этому с полной ответственностью, необходимо считать теплопотери каждого помещения, если речь идет о квартире или здания в целом, если котел подбирается для отопления частного дома. В расчетах учитываются материалы стен, их толщина, площадь окон и дверей, степень их утепления, наличие/отсутствие неотапливаемого помещения внизу/вверху, тип крыши и кровельного материала. Принимается во внимание географическое положение и еще целая куча факторов.

Такой расчет можно заказать в специализированной организации (хоть в ГорГазе или проектном бюро), при желании можно осилить самостоятельно, а можно пойти по пути наименьшего сопротивления — посчитать, опираясь на усредненные нормы.

Куда уходит из дома тепло

По результатам всех расчетов была выведена норма: на отопление 10 квадратных метров площади требуется 1 кВт мощности отопления. Эта норма подходит для помещений с потолками 2,5 м, со стенками со средней степенью теплоизоляции. Если ваше помещение попадает в эту категорию, общую площадь, которую надо отапливать, делите на 10. Получаете требуемую мощность котла. Далее можно вносить коррективы — увеличивать или уменьшать полученную цифру в зависимости от реальных условий. Увеличивать мощность котла отопления надо в следующих случаях:

• Стены сделаны из материала, имеющего высокую теплопроводность и не утеплены. Кирпичные, бетонные попадают в эту категорию точно, остальные — по обстоятельствам. Если подбираете котел для квартиры, добавлять мощность надо если квартира угловая. Для «внутренних» потери тепла через них не столь страшны.
• Окна имеют большую площадь и не обеспечивают герметичность (старые деревянные рамы).
• Если в помещении потолки выше чем 2,7 м.
• Если в частном доме чердак не отапливаемый и плохо утепленный.
• Если квартира находится на первом или последнем этаже.

Уменьшают расчетную мощность если стены, крыша, пол хорошо утеплены, на окнах установлены энергосберегающие стеклопакеты. Полученная в результате цифра и будет необходимой мощностью котла. При поиске подходящей модели отслеживайте, чтобы максимальная мощность агрегата была не меньше чем ваша цифра.

Классификация

Ответ на вопрос о том, как устроен двухконтурный газовый котел, варьируется от его разновидности. По методу монтажа приборы разделяются на:

• Пристенные. Это малогабаритные устройства умеренной и низкой мощностей. Как правило, их устанавливают в небольших домах.
• Напольные. Массивные, поэтому для их расположения нужно больше пространства. Несмотря на габаритные неудобства, такие агрегаты могут единовременно поддерживать деятельность ГВС и прогревать большую площадь помещения.

По планировке:

• Атмосферные. Размещаются рядом с дымоходом, забирая воздух из комнаты, в которой монтирован аппарат. Требуется обязательное наличие оконных проемов и хорошего вентилирования.
• Турбированные. Функционирование этого котла независимо от тяги, так как отходы горения выводятся вентилятором, питаемым от электричества.

Подразделение по функционалу:

• Одноконтурные. Работа на отапливание.
• Двухконтурные. Оборудованы 2-мя радиаторами. Поддерживают деятельность отопительной системы и наполняют краны горячей водой.

По разновидности горелок:

• Моделируемая. Отличается автоматическим управлением пламенем.
• Обычная. Полное отсутствие самостоятельного регулирования.

По типу поджигания:

• Пьезорозжиг. Включение агрегата производится путем нажатия кнопки и изменением положения пьезоэлемента. Характеризуется энергонезависимостью. Из недочетов стоит отметить: внушительное расходование горючего, необходимость ручного воздействия.
• Электронный. Срабатывает вмонтированный трансформатор, управляемый автоматикой.

По принципу работы:

• Конвекционные. При этой стандартной схеме тепло передается воде при сгорании.
• Конденсационные. Задействуется температура водяного пара.

Плюсы и минусы

К достоинствам конденсационных котлов следует отнести:

• высокая производительность отопительной системы;
• экономия топлива достигает 20 %;
• снижается нагрузка на все основные узлы котла, что увеличивает срок службы агрегата;
• при отсутствии необходимых условий работа не останавливается, котел функционирует как обычное устройство конвекционного типа.

Недостатками таких конструкций являются:

• для работы необходимо создать специфические условия, что возможно далеко не всегда;
• для утилизации конденсата необходимо производить специальные мероприятия — в нем содержится большое количество кислоты, поэтому сливать в канализацию запрещено;
• стоимость конденсационных агрегатов намного выше, а ремонт обойдется дороже, чем у традиционных моделей.

Недостатков мало, но они весьма существенны. Для нормальной работы конденсационного котла с радиаторной системой необходимо, чтобы разница температур на улице и в помещении не превышала 20°.

Иначе условий для конденсации водяного пара не будет. А применение теплого пола возможно и целесообразно не всегда. Эти особенности значительно ограничивают спрос на подобные конструкции.

Возможно, отсюда и берет начало попытка производителей активизировать сбыт, указывая заведомо невозможный КПД.

Классификация газовых котлов

В основном классифицируют газовые котлы следующим образом:

• напольные или настенные;
• традиционные и конденсационные;
• одноконтурные и двухконтурные;
• с камерой сгорания открытого или закрытого типа.

Правильный выбор котла позволяет сэкономить на отоплении дома.

Его легко установить и на чердаке, что весьма удобно. Настенные котлы компактны, существенно дешевле, и их легко монтировать. Хотя это положительное качество интересно для мастера. Для того чтобы не пришлось все переделывать, самостоятельно выполнять монтаж газового оборудования не стоит.

Основные варианты расчета мощности котла.

Мощность, которую может иметь настенный двухконтурный или одноконтурный котел, не превышает 50 кВт, что является существенным недостатком, так как для обогрева помещения площадью, превышающей 300 м², одного котла будет недостаточно.

Функциональные возможности котлов определяются количеством контуров. Так, чтобы одноконтурный котел использовать для ГВС, необходимо приобрести отдельную емкость – бойлер косвенного нагрева. Двухконтурные котлы самостоятельно обеспечивают и обогрев, и ГВС.