Принцип работы конденсационного котла: как работает и из чего состоит конденсационный котёл

Каскадная схема монтажа

Если необходимо обогреть помещение большой площади (коттедж, особняк на несколько этажей, производственно помещение) используют каскадную схему монтажа. Её суть в том, что для обеспечения максимальной эффективности и экономности отопительной системы последовательно подключают несколько котлов низкой мощности. Такой приём позволяет в несколько раз повысить производительность всей системы или значительно снизить расходы на топливо. Регулировка всех приборов выполняется при помощи специального устройства, которое подключается ко всем котлам.

Каскад из конденсационных котлов – выгодное решение для больших площадей. Для управления системой подключается оборудование, в которое встроены датчики температуры и регуляторы подачи топлива. Это устройство предупреждает холостую работу котлов, выравнивает мощность, обеспечивая правильное распределение температуры в помещениях.

Перед тем как приступать к обустройству отопительной системы частного дома, следует ознакомиться с тем, что такое конденсационных газовый котёл. Выбрав для обслуживания системы это оборудование, вы обеспечите максимально эффективное и экономное функционирование отопительной системы.

Часто владельцев останавливает высокая стоимость инновационного оборудования. Но есть правильно провести расчёты, окажется, что конденсационные котлы искупят себя всего за два-три сезона. При соблюдении правил эксплуатации приборы прослужат на протяжении многих лет, обеспечивая комфорт и тепло в вашем доме.

Как вам статья?

Мне нравитсяНе нравится

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.

Как вам статья?

Мне нравитсяНе нравится

Каскадная схема монтажа

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.

Действующие теплогенераторные установки, как правило, это были напольные агрегаты из чугуна, оснащались пластинчатыми конденсационными модулями, изготовленными из коррозионностойких сталей.

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 высокотемпературных теплообменников чугун не используют из-за его значительной массы

Так все-таки традиционный или конденсационный?

Однако многие считают это достоинство единственным. И естественным образом возникает сакраментальный вопрос: за сколько лет использования конденсационный котел за счет экономии газа (и, следовательно, экономии его оплаты) окупит разницу в стоимости между ним и его традиционным аналогом? Обычно это разница в полтора – два раза.

Однозначного ответа на этот вопрос нет. Все зависит от конкретных условий, в которых окажется котел. Факторов здесь много. Это и регион, в котором находится дом, и степень утепления дома, и величина отапливаемой площади, и конструкция системы отопления, и режим работы котла, и многое другое. Отсюда и большой разброс значений ответа – экономия газа может быть в пределах от 5% до 35%. Соответственно «гуляет» и срок окупаемости. В России он может составить от 5 до 20 лет.

То есть, если учитывать только один это фактор – более высокий КПД котла и связанный с ним меньший расход газа – конденсационные котлы большого интереса в России не представляют. Большинство потребителей-россиян так и считают.

Но!

Более высокая экономичность котла – далеко не единственное достоинство конденсационных котлов в сравнении с традиционными, есть и другие. Это и сниженное количество вредных веществ, уходящих в атмосферу с дымом, и более низкая температура дымовых газов. Но мы остановимся на двух других очень важных факторах, позволяющих считать конденсационные котлы более подходящими для выполнения основных задач котлов – обеспечение комфортной температуры в доме.

Одним из них является то, что традиционные теплообменники «не любят» низкой температуры в системе отопления.

Дело в том, что при установленной на котле низкой температуре отопления происходит следующее: из горячих дымовых газов на внешних стенках «холодного» теплообменника начинает выпадать конденсат (напомню, что конденсат – это все-таки кислота). А традиционный теплообменник к этому не приспособлен. Он начинает «плакать» (на нем появляются капли конденсата), покрываться бурым или зеленым (в зависимости от материала теплообменника) налетом, а затем появляется течь – это когда кислота проедает стенку теплообменника насквозь. Все, теплообменник – в утиль! Особенно это касается теплообменников настенных котлов.

«Низкой» температурой для традиционных котлов можно считать +60 градусов. То есть, НА ТРАДИЦИОННЫХ КОТЛАХ НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ УСТАНАВЛИВАТЬ ТЕМПЕРАТУРУ ОТОПЛЕНИЯ НИЖЕ +65 градусов (как обычно, с небольшим запасом относительно граничного значения).

Назовем это правилом №1

Кстати, следствием правила №1 является то, что традиционные котлы НЕЛЬЗЯ подключать «напрямую» к системе «теплый пол». Из-за того, что температура в этой системе не должна быть выше 40 – 50 градусов.

Подобный эффект может наблюдаться и при использовании на традиционных котлах погодозависимой автоматики. Это когда автоматика меняет температуру отопления на котле при изменении температуры на улице. Обратно пропорционально. То есть если на улице довольно тепло, то температура отопления на котле этой автоматикой будет установлена низкая, то есть запросто может оказаться ниже +60оС и тогда – см. выше…

О правиле №2

Отсюда вытекает правило №2 – использование погодозависимой автоматики в традиционных котлах не рекомендуется, если нет возможности ограничить нижнюю температуру контура отопления котла (в некоторых котлах это сделать можно, но в большинстве котлов – нет).

Теплообменники котлов HORTEK

Принципиальным решением для всех перечисленных котлов является использование теплообменников только из кислотоустойчивой нержавеющий стали AISI 316. С точки зрения конструктива все теплообменники представляют собой набор гладких трубок, сообщающихся через коллекторы. Данное решение позволило обеспечить высокую устойчивость к загрязнениям как по стороне теплоносителя так и по стороне дымовых газов. Кроме того, распределение потоков в теплообменнике рассчитано на высокие скорости теплоносителя, что дополнительно повышает устойчивость к засорению. Благодаря данным факторам эффективность котлов с такими теплообменниками остается на постоянном уровне на протяжении всего срока службы.

Принцип работы

Конденсационный котел работает таким образом, что первый теплообменник подогревается при сжигании горючего, а второй отбирает тепло у сгоревших газов. Стенки вторичного аппарата концентрируют пар. Но чтобы конденсатный процесс не вызывал коррозии, производители применяют отличные сплавы. Они отбираются по принципу химической стойкости.

Чтобы вторичный контур отопления собирал максимум тепла, используют такие решения, как:

прикрепление дополнительных спиралей;
применение внутренних частей разнообразного сечения;
монтаж конденсирующего теплообменника на возвратном ходу нагревательной системы.

Газовые конденсационные котлы с бойлером позволяют решить проблему горячего водоснабжения даже при использовании отопительных систем, имеющих одноконтурный профиль.

Есть три основных варианта:

встраивание бойлера в сам котел;
добавление внешних резервуаров;
применение бойлеров, работающих по схеме косвенного обогрева.

По статистике встраиваемый бойлер вместимостью 50 л позволяет закрыть потребности семьи из 3 или 4 человека в горячем водоснабжении на 100% без всяких затруднений. Следует учитывать, что наличие резервуара сужает выбор потребителя, нельзя вешать на стену, даже самую крепкую, конструкции объемом свыше 100 л. Бывает так, что котел изначально не оснащен бойлером — или даже оснащен, но работа его недостаточно эффективна. Решением проблемы оказывается монтаж выносных резервуаров. Совместимость с ними обеспечена практически у всех настенных газовых аппаратов.

Патрубки и насосы, обеспечивающие циркуляцию, в такой системе должны быть предназначены отдельно для отопления и для горячего водоснабжения. Общая емкость резервуара подбирается сообразно мощности котлов. Если она недостаточно велика, прогрев жидкости займет очень много времени или вовсе не выйдет на необходимую величину. Стандартный подход при заводской настройке автоматики котлов подразумевает первенство отопительного вектора. Как только теплоноситель охлаждается чрезмерно, датчик обнаруживает это и запускает подогревающий блок.

Чтобы горячая вода все время оставалась на одном и том же уровне температуры, котлы с бойлером оснащаются внутренним ТЭНом. Контроллер зависит от электрического питания и направляется автоматикой самого котла. Довольно интересный вопрос — получится ли применить бойлеры для обогрева.

Теоретически это возможно, однако есть целый ряд подводных камней.

Большинство накопителей оснащается нагревателями всего на 1500 Вт. Этого хватит на прогрев 10 кв. м, но только при солидном утеплении и не слишком сильных ветрах, морозах.
ТЭН, работая постоянно, значительно увеличит общее потребление электроэнергии.
Протолкнуть воду по системе можно при помощи стандартной обвязки, но она не способна компенсировать слабость центрального звена.

Следует заметить, что конденсационные котлы бывают не только газовыми, но и дизельными; подобные конструкции выпускают даже многие именитые производители. Обещанный КПД несколько ниже, чем у работающих на газе аппаратов, однако и 98% – это чрезвычайно хороший показатель. Viessmann Vitorondens 222-F и 200-T — яркие примеры таких систем. Теплообменник производится из нержавеющих марок стали. В системах используется горелка универсального типа, способная применять какой угодно вид жидкого горючего.

Малый выброс вредных веществ обусловлен подготовкой смеси топлива и воздуха в идеальных пропорциях. Разработчики сумели оснастить эти аппараты комфортным управляющим блоком и сенсорным оборудованием. Источники тепла могут быть даже встроены в совершенно отлаженную отопительную систему. Современные конденсационные котлы оборудуются почти всегда особыми кожухами, которые дополнительно понижают шум. Их можно использовать благодаря этому даже в непосредственной близости от жилого пространства.

Что происходит с конденсатом

Данным вопросом задаются многие люди, планирующие взять себе газовый конденсационный котел. Корпус данного прибора оснащен маленьким резервуаром, где, собственно, и скапливается конденсат. Из этого резервуара он поступает в канализационную систему. К слову, в Евросоюзе запрещается сливать такую жидкость в канализацию. Там каждый потребитель обязан утилизировать конденсационную влагу за собственные деньги.

И сколько конденсированной влаги появляется, например, за 24 часа? Если, скажем, речь идет о напольном котле мощностью в 30 киловатт, то он будет производить порядка 30-ти литров за сутки. Достаточно большой объем, отчего в Европе и запрещается сливать эту воду в канализацию. Но отметим, что некоторые современные модели оснащаются встроенным нейтрализатором – еще одним резервуаром, который заполнен калиевым и магниевым гранулятором (это, как известно, щелочные металлы). И когда конденсат (а в нем наличествуют кислоты) проходит через данную среду, то происходит химическая реакция. Как результат – появляются побочные вещества (вода и углекислота), а такую воду даже в Европе можно лить в канализационную систему.

Теперь вкратце поговорим о предельной производительности конденсационных котлов. Если вы приобрели одну такую модель, но при этом оставили старую отопительную сеть без разводки лучевого типа, то не говорите потом, что нет никакой экономии. Дело в том, что прибор будет функционировать эффективно исключительно при разогреве, в дальнейшем же все будет происходить «как прежде». По этой причине специалисты рекомендуют менять и разводку системы. Это первый момент.

Изучаем газовый конденсационный котел — принцип работы и устройство

Принцип работы газового котла

То, что система отопления, работающая на природном газе, является самым экономичным и эффективным способом обогрева помещений, знают многие. Но вот что странно — вроде бы использование газа сегодня устраивает всех, но высокие и жесткие требования расхода энергоносителей ставят определенные ограничения. Поэтому на рынке теплотехнического оборудования конденсационные котлы занимают особое место. Кстати, в некоторых европейских странах законом запрещено использовать другие виды нагревательных газовых приборов, кроме конденсационных. Попробуем разобраться с газовыми конденсационными котлами, принципом их работы, достоинствами и недостатками.

Особенности работы конденсационных котлов

При работе конденсационных котлов образуется кислый конденсат. Разумеется, конденсат образуется и при работе обычных котлов, но чаще всего о его существовании владельцы оборудования не догадываются или не задумываются, т.к. почти весь он улетает в трубу. Хотя задуматься-то как раз не мешало бы – этот конденсат, попадая в атмосферу, приводит к образованию кислотных дождей в местах концентрации обычных котлов.

А вот владельцам конденсационных котлов волей-неволей приходится задуматься о том, что делать с конденсатом. А его, кстати, образуется немало. Так конденсационный котел мощностью менее 30 кВт за период работы, равный 1 суткам, собирает около 30 л конденсата. Чаще всего накопленный конденсат просто сливают в канализацию. Согласно правилам эксплуатации котлов, можно сливать конденсат без его нейтрализации из котлов мощностью до 150 кВт, т.е. для большинства моделей бытового класса. В противном случае нужно установить нейтрализатор (емкость с щелочными материалами, например, гранулами магния и калия) и периодически менять его, что, конечно, доставляет некоторые неудобства, но вполне по силам каждому.

Николай Иванов, Региональный менеджер компании «Navien»

«В последних моделях котлов Navien вентилятор установлен под горелкой – в отличие от котлов европейских производителей, где вентилятор расположен в верхней части. Нижнее расположение вентилятора увеличивает длину дымоудаления – до 8 м

Кстати, обычные котлы тоже решают проблему конденсата, только иначе, чем конденсационные. В конвекционных котлах делается все, чтобы вывести как можно больше конденсата в трубу, чтобы он не накапливался на теплообменнике и не разрушал его. Для этого отработанные газы выпускают «в трубу» при температуре 140-160°С, при охлаждении их до более низких температур в дымоходе уменьшается тяга, и конденсат начинает скапливаться в котле, к чему обычный котел абсолютно не готов.

Температура газов на выходе из конденсационного котла гораздо ниже (всего на 10-15°С выше температуры теплоносителя), ведь почти вся тепловая энергия утилизируется в котле. Поэтому отработанные газы из него можно выводить не только вверх на крышу, но и через стену, а сам дымоход делать меньшего диаметра и изготавливать из пластика.

Следует помнить, что выбор материала для дымохода конденсационного котла должен быть строже, чем для обычного. Ведь вся влага, которая не сконденсировалась на теплообменнике в котле, обязательно сконденсируется в дымоходе и начнет разъедать его. Поэтому дымоход для котла конденсационного типа изготавливают устойчивого к кислой среде материала – нержавеющей стали или пластика, а горизонтальным его участкам придают небольшой уклон, чтобы вода, образовавшаяся при конденсации попавшего в дымоход пара, сливалась под действием силы тяжести обратно в котел.

Напольные конденсационные газовые котлы De Dietrich С 230 Eco

Другой значимой особенностью конденсационного котла является его повышенная чувствительность к качеству поступающего в камеру сгорания воздуха. Наличие заметного количества пыли в воздухе приводит к быстрому износу вентилятора. Кстати, это характерно для всех котлов, имеющих закрытую горелку, не только конденсационного типа. Но не только запыленность воздуха влияет на эффективность газового котла, но и его температура.

Как показывает практика, в морозы канал для подвода воздуха может обмерзать, поскольку температура отработанных газов в конденсационном котле довольно низкая, и они не способны в достаточной степени прогревать стенки дымохода. Это приводит к уменьшению поступления кислорода, необходимого для горения топлива, и, как следствие этого, к снижению КПД самого котла. Поэтому в особо суровых климатических условиях смогут работать далеко не все модели конденсационных котлов.

Как видно, проектирование системы отопления с помощью газового конденсационного котла – не простая задача, здесь обязательно требуется помощь специалистов.

Суть процесса

Идея заключается в следующих постулатах:

газ – неоднородный источник тепла, в своём составе он имеет и водяной пар;
оказывается, при сжигании газа мы выбрасываем наружу не только продукты сгорания, но и этот самый пар;
и возникает идея – а почему бы этот пар не конденсировать и получающуюся горячую воду тоже не использовать для нагрева теплоносителя в системе отопления.

Так и было сделано – на свет появились новейшие газовые отопительные котлы конденсационного типа. Котлы, так широко завоёвывающие популярность, что по статистике более 30% всех газовых котлов в Германии именно компенсационные.

Конденсационные газовые котлы отопления имеют очень много всевозможных модификаций, а, учитывая их популярность, модификации часто связаны и с дизайном корпусов таких котлов

Родившись в пору, когда на создаваемые в мире изделия стали предъявляться повышенные требования с точки зрения дизайна, конденсационные котлы разрабатываются с упором и на эту характеристику – все они страшно привлекательно выглядят.

Ну, а то, что скрывается внутри, благодаря такой «двойной очистке» газа и позволяет достичь реального расчётного КПД от 105 до 110%. Другими словами, конденсационные котлы, по сути процесса работы, являются двухконтурными.

Преимущества конденсационных котлов

Среди преимуществ бытовых газовых котлов отопления следующие:

у них максимальный КПД из всех возможных устройств аналогичного назначения – а, значит, вы имеете возможность уменьшить потребление газа при тех же калориях выработанной энергии; по статистике, потребление газа у конденсационных котлов на 15-20% меньше, чем у обычных;

гораздо больший диапазон регулировки температуры теплоносителя – такая регулировка возможна на всех котлах, но работающие с газом и «попутным» паром, имеют максимальный диапазон от 30 до 85 градусов (кстати, такой максимум, как правило, нет необходимости подавать в систему, обычная температура теплоносителя в отопительных системах не превышает и 40 градусов);

меньший выход вредных веществ в атмосферу – газовая смесь сгорает в гораздо большем объёме;

инновационная технология подстегивает и конструкторов, и технологов – все конденсационные котлы изготавливаются по самых передовым технологиям, что обеспечивает им гораздо больший срок службы при тех же нагрузках.

Не составляет труда подобрать конденсационный котёл, который прекрасно впишется в любой дизайн помещения

Из недостатков

Но надо отдавать себе отчёт, что такие котлы имеют и некоторые недостатки, больше житейского плана:

самое главное – они стоят минимум в два раза дороже обычных газовых котлов; и это на сегодняшний день – главный тормоз их массового использования;

во-вторых, такие агрегаты очень привередливы к материалу, из которого сделан дымоход – необходимо использовать только высококачественный пластик и керамику;

в-третьих, требует специального расчёта системы отопления под более низкие внутренние температуры (не выше 70 градусов) – это требование уже выдвигает необходимость конденсирования пара внутри;

в-четвёртых, требуется специальный водовод для вывода наружу, как правило, в канализацию, скопившейся внутри воды (обычно, не более 30 литров в день при постоянной работе котла); тут необходимо отметить, что в той же Германии существуют ограничения на вывод подобной воды в общую канализационную систему;

в-пятых, требует наличия опытного персонала для их установки и сопровождения.

Когда инновация содержания вдруг поддерживается и инновацией формы, то получается вот такая оригинальная конструкция, тоже вполне работоспособная, а главное, всё с тем же КПД под 110%

Несмотря на то, что эти котлы изначально разрабатывать как двухконтурные, существуют и одноконтурные модели. Но самое главное, разработано несколько модификаций конденсационных котлов в зависимости от места их установки.

Конденсационные агрегаты прекрасно вписываются в любую систему отопления, они «дружат» и со всем существующим контролирующим оборудованием и с бойлерами

Существует модификации:

напольные – самые мощные и распространённые; мощность подобных котлов может составлять 100-120 кВатт;
настенные газовые котлы отопления – очень изящно выглядящие аппараты с мощностью в 30-40 кВатт, чего часто с лихвой и хватает.

Чаще применяется более мощные напольные конденсационные котлы, обеспечивающие большие возможности контроля своей работы

Принцип работы

Газовые котлы, которые работают за счет природного или сжиженного газа, используют часть энергии, выделяемой в процессе сгорания топлива. Все газы, которые имеют высокую температуру и могли бы еще участвовать в процессе обогрева, выводятся наружу через дымоход, тем самым выпуская неиспользованное тепло на улицу.

Конденсационный тип котлов использует все возможные тепловые ресурсы, которые появляются не только во время сгорания топлива, но и при образовании горячего водяного пара, который содержится в выводимом дыме. Такой пар поступает в специальный теплообменник, там охлаждается и со временем превращается в конденсат. Во время всего этого процесса происходит высвобождение небольшого количества тепла. После этого весь конденсат переносится в отдельный сборник, а тепло – в саму систему отопления. Благодаря этому такие модели позволяют получить высший КПД по сравнению с другими видами котлов.

Для того чтобы избежать негативного воздействия пара с различными примесями на окружающую среду, при создании теплообменников используется нержавеющая сталь или силумин, которые предотвращают выход вредных микроэлементов. Кроме этого, весь процесс появления конденсата постоянно контролируется благодаря тому, что используется самое оптимальное соотношение воздуха и топлива (газа). Камера, в которой происходит сгорание, полностью изолирована от помещения, что делает прибор безопасным для использования в качестве отопительного прибора.

В целом, устройство конденсационного прибора в чем-то похоже на устройство обычного газового котла. Для его работы используются:

теплообменник, который выполнен из материала, не подверженного воздействию коррозии, разделен на две специальные секции. В первой происходит нагревание теплоносителя, после чего все полученные продукты сгорания перемещаются во вторую секцию, которая значительно отличается по температуре. Под действием небольших температур необходимая энергия оделяется, и водяной пар превращается в конденсат;
специальная изолированная камера сгорания с дымоходом. В ней контролируется движение всех продуктов, которые получились при сгорании газа, а также осуществляется их насыщение кислородом;
специальный вентилятор, установленный перед теплообменником. Благодаря измененному количеству оборотов вентилятора есть возможность контроля над поступлением воздуха и газа;
керамический или термостойкий пластиковый дымоход. С его помощью происходит выделение дыма наружу; температура его не превышает 70 градусов;
насос, с помощью которого происходит удаление газов, имеющий электронное управление. Он позволяет контролировать работу устройства, а также снижает шум, появляющийся при функционировании, и настраивает наиболее подходящий режим;
специальная система, позволяющая удалять конденсат, оседающий на стенках в теплообменнике.

Все элементы прибора выполнены из материалов наивысшего качества, что делает его долговечным.

Принцип работы конденсационного котла

Каскадная схема монтажа

Высокие показатели эффективности конденсационного котла

Каскадная схема монтажа

Особенности теплообменников конденсационных устройств

Так все-таки традиционный или конденсационный?