Конденсационный котел

 

Человеческая мысль безгранична, особенно что касается использования уже открытых законов физики. Не обошла она и конденсацию водяных паров, которые образуются вовремя сгорании углеводородов. Совсем недавно этот эффект стали использовать для создания отопительного оборудования. Образцом такого оборудования является конденсационный котел. Вот о том, как работает конденсационный котел отопления, мы и поговорим в этой статье.

 

Конденсационный котел отопления

 

Любое углеводородное топливо при горении выделяет тепло. В процессе сгорания топлива конечными продуктами становятся углекислый газ (СO₂) и (Н₂О) вода, которая под действием высоких температур превращается в пар. Испаряясь, вода затрачивает тепло, но его можно получить обратно в процессе конденсации, то есть, если вода из газообразной фазы перейдет снова в жидкую. В Европе конденсационный котел используется достаточно давно. В России же он получил распространение сравнительно недавно. Свою эффективность конденсационный котел обеспечивает за счет обеспечения максимальной конденсации водяного пара, который содержится в отходящих газах. В обычных котлах вместе с газами в трубу уходит и часть тепла. В некоторых случаях количестве такого «уходящего» тепла составляет около 50%.

 

Как работает конденсационный котел

 

Как известно, конденсат образуется на тех поверхностях, температура которых ниже температуры точки росы. Для воды данный параметр имеет значение около 50-55 градусов по Цельсию. Так вот, конденсационные котлы разрабатывались с таким условием, чтобы отходящие газы высоких температур не выходили за пределы теплообменника. Получить это удалось за счет разработки особой конструкции теплообменника, с помощью которого обеспечивается максимально возможный отбор тепла отводящих паров, понижение их температуры до значения точки росы и получению конденсата. При этом температура нагрева не должна превышать значения точки росы.

 

Такое устройство конденсационного котла и обусловило его главное преимущество – высокую эффективность и экономичность. КПД оборудования составляет 90-100%, что намного выше обычных котлов.

 

Горелка конденсационного котла

 

Еще одно достоинство конденсационного котла – это использование особой высокотехнологичной горелки. С ее помощью создается топливно-воздушная смесь, отличающаяся оптимальными соотношениями компонентов. Это обеспечивает максимальное сгорание топлива, что в свою очередь, приводит к снижению количества вредных веществ в отработанных газах, в том числе и оксида углерода. Отсюда – экономичность эксплуатации и повышенный уровень экологичности.

 

Отводящие газы в конденсационных котлах отличаются низкой температурой, часто не превышая 40 градусов. Это позволяет использовать пластиковые дымоходы.

 

В не конденсационных котлах во время сжигания газа отбирается не вся тепловая энергия, а только ее большая часть. Тепловой поток в теплообменнике охлаждается только до температуры 140-160° С, при его охлаждении до более низкой температуры в дымоходе уменьшается тяга образуется агрессивный конденсат, вызывающий коррозию элементов котла. Тепловая энергия, которую можно получить в процессе конденсации в обычных котлах не используется, она называется скрытой.

 

Конденсационный котел использует в своей работе энергию, скрытую в конденсирующихся водяных парах, поэтому их коэффициент полезного действия, в сравнении с КПД обычных котлов, может превышать 100%. Основным элементом любого котла является теплообменник. Конденсационный котел содержит два теплообменника. Они могут быть раздельными или совмещенными (двухступенчатыми). Первый теплообменник работает так же, как и в обычных котлах. Через него проходит тепловой поток, но не остывает ниже точки росы. Второй конденсационный теплообменник отбирает тепло, оставшееся у продуктов сгорания, и охлаждает их до температуры ниже точки росы. Водяной пар, конденсируется на стенках второго теплообменника, и отдает скрытую тепловую энергию воде. В этот момент у продуктов сгорания происходит дополнительный отбор тепла. Их температура на выходе из теплообменника только на 10-15°С выше температуры теплоносителя.

 

Преимущества конденсационных котлов

 

Конденсационный котел можно назвать одним из самых экономичных и высокоэффективных отопительных приборов. Его КПД на 10-15 % выше, чем коэффициент полезного действия у традиционного котла. Кроме того, по экономичности конденсационный котел на 20 % превышают обычное котельное оборудование.

 

Преимуществами конденсационных котлов можно назвать:

• Небольшие габариты и небольшой вес котельного оборудования;
• Экономичность (экономия газа составляет 35% за сезон);
• Глубокую модуляцию (экономия газа при частичных нагрузках);
• Невысокий уровень вибраций и низкий уровень шума;
• Возможность каскадной установки;
• Экономия на дымоходе (можно устанавливать дымоходы с меньшим диаметром);
• Уменьшение выбросов вредных веществ NO_X и CO₂ (ниже в 7 раз, чем у обычных котлов).

 

Благодаря небольшим габаритам и малому весу котельного оборудования, для установки котла требуется меньше места, в то же время снижаются затраты на его транспортировку и монтаж. Существует такое заблуждение, что конденсационный котел эффективно работает только с системой отопления теплый пол. В другом случае эффективность его не больше, чем у традиционных котлов. Но это не так. В конструкции конденсационного котла есть модуляционная горелка, позволяющая достигать глубокой модуляции мощности, уменьшая при этом затраты газа и воздуха.

 

Процесс конденсации в котле идет и при работе отопительного оборудования с радиаторной системой отопления. При пониженных нагрузках КПД конденсационного котла вполне может достигать высоких значений, в отличие от обычных газовых котлов, у которых КПД в таком режиме падает из-за переизбытка воздуха.

 

Недостатки конденсационных котлов

 

Образующийся конденсат очень агрессивен к металлам. Чтобы решить проблему коррозии, которую вызывает агрессивный конденсат, производители используют при изготовлении котлов устойчивые к коррозии и химическим воздействиям материалы: нержавеющую сталь и силумин (алюминиево-кремниевый сплав), что естественно удорожает стоимость котла. В Европе, и в частности в Германии, действуют нормы, требующие нейтрализовать конденсат перед сливом в канализацию. Нейтрализатор представляет собой емкость с гранулами магния и калия. Проходя через эти щелочные реактивы, конденсат нейтрализуется, и когда выводится в канализацию, не представляет собой опасности для окружающей среды.

 

В России санитарные нормы не требуют нейтрализации конденсата, поэтому он просто собирается в специальный резервуар, предусмотренный в конструкции котла, и, в последствие, отводится в канализацию в своем первоначальном виде. В котлах мощностью до 30 кВт, предназначенных для отопления частных домов, за 24 часа работы образуется около 30 л конденсата.

 

Как работает конденсационный котел

 

 

Конденсационный котел отличается от традиционных котлов материалом, используемым для теплообменника. Его теплообменник выполняется из кислотостойкого сплава силумина или нержавеющей стали. Образующийся в котле водный конденсат имеет повышенную кислотность и вызывает коррозию таких материалов, как сталь и чугун, которые используются в производстве не конденсационных котлов. Форма теплообменника представляет собой трубу сложного сечения, имеющую дополнитель­ные спиралевидные ребра. Такая форма теплообменника способствует увеличению площади теплообмена и повышает эффективность работы котла.

 

В конденсационных котлах перед горелкой установлен вентилятор, который забирает газ из газопровода и смешивает его с воздухом, после чего направляет смесь газа с воздухом к горелке.

 

Дымовые газы удаляются через коаксиальные дымоходы, изготовляемые из термостойкого пластика. Кроме этого, в конденсационных котлах есть насос, управляемый электроникой, который оптимизирует мощ­ность отопления, экономя электроэнергию и сни­жая шум от теплоносителя, протекающего в системе отопления.

 

Конструкция традиционных котлов не предусматривает процесса конденсации и использования скрытой энергии, поэтому температуру продуктов сгорания поддерживают на высоком уровне. Часть тепла в таких котлах не используется, а выводится с продуктами горения через дымоход.

 

Химическая агрессивность конденсата

 

Так как конденсат обладает химической агрессивностью, чтобы его использовать необходимо элементы котла делать из химически устойчивых материалов, стоимость которых довольно высокая. Производителям намного легче продавать более дешевые товары, чем вкладывать свои средства в прогрессивные, но дорогие технологии. Поэтому большинство котлов, представленных на рынке, созданы на основе устаревших технологий. Для пользователей же выгоднее купить пусть дорогие, но более эффективные конденсационные котлы, которые позволяют экономить на расходе топлива.

 

Производители предлагают для своих конденсационных котлов ком­плекты для подключения, нейтрализаторы конденсата, расширительные баки, предохранительные устройства, комплекты трубной обвязки котлов, системы для отвода дымовых газов.

 

В Европейских странах конденсационный котел отопления —   самый массовый вид отопительных при­боров. Есть страны, в которых запрещена установка не конденсационных котлов. Причина этому — более высокий КПД и более низкий показатель выброса вредных веществ в конденсационных котлах. В следующей статье я расскажу об инсталляции для унитаза.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: