Конденсационный котел что это такое?

Конденсационный котел: принцип работы, устройство и преимущества

Конденсационные котлы отопления – это инновационная разработка, которая успешно применяется в странах ЕС. За счет повышенного КПД устройство позволяет экономить на отоплении, что весьма актуально в наше время. В этой статье я расскажу о его устройстве и особенностях.

Конденсационный котел немецкой фирмы Viessmann.

Конденсационные котлы

Принцип действия

Газовый котел конденсационного типа.

Конденсационные газовые котлы – это разновидность отопительного оборудования, предназначенного для нагрева теплоносителя системы отопления и сантехнической воды (в случае двухконтурного исполнения).

Как и у обычных котлов, здесь имеется:

  • камера сгорания газа;
  • теплообменники;
  • расширительный бак;
  • коаксиальный дымоход;
  • управляющая автоматика;
  • циркуляционный насос.

Однако есть и существенные отличия.

Внешне аппарат не отличается от обычного настенного агрегата.

Начинка устройства не сильно отличается от привычной начинки котла.

Принцип работы устройства основан на том, что при отдаче тепла сгоревшего топлива происходит конденсация паров, образовавшихся из воды, находящейся в природном газе. В результате скрытая в этих парах энергия парообразования не выбрасывается через дымоход на улицу, а идет на дополнительный подогрев теплоносителя.

Снижение дымоходных потерь дает дополнительные 11% тепла.

Как известно, для конденсации воды необходима температура точки росы. В условиях газового котла она равна 57 °С. Следовательно, для работы системы нужно охладить теплообменник или его часть ниже температуры точки росы.

Разница высшей и низшей теплоты сгорания.

Для этого температура обратной подачи теплоносителя должна быть на уровне 40 – 50 °С или ниже. Значит, конденсационный котел будет продуктивно работать только с низкотемпературной высокоинерционной системой отопления. Это может быть «теплый пол» или панельное отопление.

Принцип действия конденсационного агрегата.

Еще одним условием эффективной работы устройства является наличие особого теплообменника, который сможет достаточно охладить продукты сгорания топлива. Сначала эти продукты проходят через самую удаленную от обратки часть теплообменника, происходит их предварительное охлаждение, затем они снова проходят через наиболее холодную и близкую к обратке часть экономайзера и охлаждаются ниже 57 °С.

КПД конденсационного котла.

КПД обычного котла.

Водяные пары, которые содержатся в продуктах сгорания, конденсируются на стенках теплообменника и отдают тепловую энергию, высвобождаемую при конденсации. Это, на первый взгляд, незначительное количество тепла способно повысить эффективность работы котла на 9 — 11 % по сравнению с обычным конвекционным устройством.

Напольная модель конденсатного агрегата.

Настенная конденсатная модель.

Итак, перед нами котел, который получает дополнительное тепло за счет доохлаждения продуктов сгорания газа. В результате на стенках теплообменника конденсируется пар, и высвобождаемая энергия идет на подогрев теплоносителя.

Система в комплекте.

Устройство

Устройство конденсатного котла отличается наличием передовых технологий.

В целом устройство конденсатного агрегата напоминает конструкцию обычного газового котла.

Для реализации описанного выше принципа необходимо наличие таких узлов:

  • Специальный теплообменник, выполненный из стойкого к коррозии материала (медь или силумин), который разбит на две секции. В одной из секций происходит основной нагрев теплоносителя, затем продукты сгорания направляются к дополнительной секции с наиболее холодной водой, где водяной пар конденсируется и отдает свою энергию;
  • Закрытая камера сгорания с коаксиальным дымоходом позволяет точнее контролировать процесс движения продуктов горения газа и насыщенность смеси кислородом;
  • Нагнетающий вентилятор перед теплообменником с изменяемым количеством оборотов позволяет поддерживать оптимальное соотношение воздух/газ природный;
  • Дымоход из керамики или термостойкого пластика. Здесь возможно применение пластика, так как температура дыма не превышает 70 °С;
  • Насос для удаления дымовых газов с электронным управлением мощности. Он оптимизирует работу устройства, снижает шум и помогает настроить оптимальный режим;
  • Система удаления конденсата. Осевшая на стенках теплообменника вода выводится в канализацию.

Устройство конденсатного котла.

Два вида теплообменников.

Нагнетающий вентилятор с переменным числом оборотов.

На фото — пластиковый коаксиальный дымоход.

Насос для удаления продуктов сгорания.

Для наиболее продуктивной и комфортной работы устройства необходимо наличие низкотемпературной системы отопления, например, «теплый пол». Однако при работе с обычной системой агрегат также показывает хорошие результаты.

Преимущества использования конденсатных котлов

Настроить аппарат своими руками можно, но лучше позвать специалиста.

Среди преимуществ использования конденсатных агрегатов обычно выделяют такие особенности:

  1. Наиболее эффективное использование тепловой энергии сгорания топлива;
  2. Максимально высокий КПД из всех известных котлов отопления;
  3. Простая инструкция эксплуатации аппарата;
  4. Значительная экономия на оплате энергоресурсов;
  5. Надежная и долговечная работа.

Конденсатный аппарат в интерьере кухни.

Панель управления и настройки.

Важно понимать, что это не инновация на стадии разработки. Устройства успешно применяются во многих странах Европы, и их жители уже давно не спрашивают, что это такое. В некоторых из стран, например, в Великобритании, продают только конденсационные котлы, так как правительство заботится об экономии и общем благополучии граждан.

Эргономичный дизайн – еще один плюс.

Единственным минусом является высокая цена устройства, однако она быстро окупается за счет экономии газа, который в странах Европы стоит очень дорого. Учитывая то, что проблема дороговизны энергоресурсов постепенно становится актуальной для всех, гражданам России тоже следует присмотреться к этой технологии.

Вывод

Мы рассмотрели конденсационный котел и разобрали принцип его работы. Этот аппарат позволяет добиться максимальной эффективности и значительной экономии на отоплении. Еще больше информации вы можете почерпнуть из видео в этой статье, а свои вопросы задавайте в комментариях.

Конденсационный газовый котел. Насколько он эффективен?

Сегодня во множественных магазинах и торговых центрах можно встретить довольно широкий ряд моделей отопительных котлов. Это и электрические котлы, и твердотопливные, и которые работают на природном газе. Типы котлов очень разнятся, и в данной статье мы поговорим о конденсационных отопительных котлах, о напольных и настенных вариантах и об истории их появления.

Что такое конденсационный газовый котел?

Газовые конденсационные котлы всё больше и больше завоевывают рынок, поскольку зарекомендовали себя как очень эффективные устройства. Конденсационные котлы имеют довольно серьезный показатель КПД. Он составляет почти 96%. В то время как у обычных котлов КПД едва ли доходит до 85%. Конденсационные котлы очень экономичны. Данные котлы очень популярны в Европе, поскольку у европейцев довольно остро стоит вопрос экономии топлива. Невзирая на немного большую стоимость конденсационного котла по сравнению с обычным, конденсационные газовые отопительные агрегаты довольно быстро окупаются. Котлы данного типа уверенно смотрят в будущее, потому что принцип их работы является самым перспективным на сегодняшний день.

История появления конденсационного газового котла

В далеких пятидесятых годах впервые стали появляться модели котлов конденсационного типа. Эти модели не были совершенны как сегодня, и за время своей эволюции претерпели множественные изменения. Ну уже в те далекие годы котлы данного типа демонстрировали довольно серьезные показатели экономии топлива. Этот важный фактор и по сей день является основным, который делает кондиционные котлы очень привлекательными для покупателей.

В те годы использовались теплообменники из чугуна или из стали, что делало их недолговечными. Под воздействием конденсата котлы быстро выходили из строя из-за сильнейшей коррозии. Лишь в семидесятых годах на смену чугуну из стали пришли новые материалы и технологии. Многие элементы котлов, в том числе и теплообменники, начали изготавливать из нержавеющей стали. Подобная модернизация в разы продлила срок службы конденсационного котла. Множественные эксперты сходятся в Едином мнении, что котлы данного типа в современном виде представляют собой надежные, очень экологичные, и очень эффективные в плане КПД отопительные устройства. Эксперты также считают, что кондиционные котлы ожидает очень перспективное будущее. В СССР тоже проводились исследования в этом направлении, но какого-либо серьёзного развития данная технология не получила.

Принцип работы конденсационного котла

Принцип работы конденсационного котла

Принцип, по которому работают многие отопительные котлы, очень простой. Он включает в себя единственное действие — сгорание топлива. Как известно, при сгорании топлива выделяется определённое количество тепловой энергии. С помощью теплообменника энергия тепла передаётся теплоносителю, а далее с помощью циркуляции поступает в систему отопления. Циркуляция может осуществляться как принудительно, так и самотеком. Подавляющее большинство современных котлов используют принудительную циркуляцию теплоносителя.

В обычном котле через трубу дымохода уходит некоторое количество энергии тепла. Это тепло можно отбирать и использовать вторично. Попросту, обычный котел частично отапливает атмосферу водяным паром, который образуется при сгорании газа. Здесь как раз скрыта самая важная фишка. По принципу свое работы, конденсационные газовые котлы умеют сохранять и направлять опять в отопительную систему ту энергию пара, которая в обычном котле просто уходит в дымоход. Вся хитрость котла конденсационного типа заключается в его теплообменнике.

Конденсационный котел ориентирован на поглощении энергии, которая высвобождается при конденсации пара. Та же самая энергия тепла и поглощается водой, которая приходит в обратке, и которая предварительно охлаждает пар до температуры «точки росы», высвободив при этом тепловую энергию. Эта тепловая энергия и подлежит возврату в систему отопления, тем самым повышая эффективность конденсационного котла.

В настоящее время все теплообменники конденсационных котлов изготавливаются из антикоррозийных материалов. К ним относятся силумин или нержавеющая сталь. Для сбора конденсата в конденсационных котлах предусмотрена специальная емкость. Лишний конденсат отводится с помощью дренажа в канализацию.

Конденсат считается довольно агрессивной жидкостью. Поэтому в некоторых странах, перед тем как слить конденсат в канализацию, его нужно нейтрализовать. Для этой процедуры существуют нейтрализаторы. Нейтрализатор — это некая ёмкость, которая наполняется специальными гранулами. В состав этих гранул могут входить магний или кальций.

Как определить КПД конденсационного котла

На сегодняшний день существуют низкотемпературные и традиционные системы отопления. К низкотемпературным можно отнести системы, скажем, тёплый пол. Конденсационные устройства очень хорошо интегрируются в данные системы отопления и показывают высокие результаты эффективности в подобных системах. Всё это потому, что в этих системах отопления создаются очень хорошее условия, которые способствуют наилучшей конденсации. Если правильно смонтировать тандем из конденсационного котла плюс тёплый пол, то в данном случае можно вообще не использовать радиаторы. «Тёплый пол» вполне справится с задачей отопления помещения, не хуже системы, которая использует радиаторы. Всё это благодаря высокому коэффициенту полезного действия конденсационного котла.

Часто бытует мнение, что конденсационные газовые котлы обладают невероятным коэффициентом полезного действия, который даже уходит за 100%. Конечно же это не так. Всем известные законы физики работают везде и их никто не отменял пока еще. Поэтому такие заявления от производителей не более чем маркетинг.

Если же со всей объективностью подойти к вопросу оценки КПД конденсационного газового котла, то мы получим где-то около 95% КПД. Этот показатель во многом зависит от условий применения данного оборудования. Также эффективность можно повысить при помощи использования «погодозависимой» автоматики. С помощью этого оборудования можно добиться дифференцированного управления котлом, опираясь на среднесуточную температуру.

Дымоход

Удаление отработавших газов и подача воздуха в камеру сгорания в конденсационном котле осуществляется принудительно, так как котлы данного типа имеют закрытую камеру сгорания. Конденсационники довольно безопасны, потому что для их использования не нужен традиционный дымоход. Котлы данного типа используют коаксиальную или двухтрубную дымоудаляющую систему. Эти системы сделаны из пластика, так как конденсационник имеет ничтожно малую температуру продуктов сгорания. Применение дешевых материалов при изготовлении систем дымоудаления позволяет существенно снизить стоимость котла.

Читайте также  Задувает газовый котел ветром что делать?

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.

Плюсы конденсационных котлов

  • Очень компактны;
  • Имеют небольшой вес;
  • Котлы данного типа имеют большой КПД;
  • Конденсационники обладают достаточно глубокой модуляцией;
  • Комплектуются недорогостоящей дымоотводящей системой;
  • Котлы данного типа имеют очень хорошие показатели экологичности и не загрязняют окружающую среду;
  • У данных котлов практически нет никакой вибрации;
  • Малошумные, и это свойство делает их применение очень комфортным;
  • Конденсационные котлы очень экономичны. Экономия топлива порой составляет 40%, что очень обрадует потенциальных покупателей.

Минусы конденсационных котлов

  • Конденсационники ощутимо дороже обычного газового котла;
  • В сильные морозы конденсационные котел несколько снижает свою эффективность, так как в системе отопления нужно повышать температуру теплоносителя, что не лучшим образом отражается на возможности конденсирования. В очень сильные морозы конденсационный котел зачастую переходит в режим работы, который схож с режимом работы обычного котла, и при этом КПД конденсационника снижается до 85%.

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.

Какой конденсационный котел выбрать, как он работает и куда сливать конденсат

В этой статье я поделюсь своим опытом использования газовых конденсатных котлов, расскажу о нюансах их монтажа и эксплуатации.

Что такое конденсационный котёл и чем он отличается от обычного

Главное отличие конденсационного котла от обычного это увеличенный размер теплообменника. Если вы не разбираетесь в котлах, то эта фраза вам ничего не объяснит. Поэтому я сейчас подробно опишу принцип работы обоих котлов и через 5 минут вам всё станет понятно.

Для примера возьму настенные газовые котлы, которые установлены у меня дома. В 2008 году я установил для отопления своего дома обычный газовый котёл Viessmann Vitopend 100.

В январе 2020 года я его заменил на конденсационный настенный газовый котёл Viessmann Vitodens 050. Внешне котлы выглядят практически одинаково.

На переднем плане конденсационный котел Viessmann Vitodans 050. На заднем плане старый Viessmann Vitopend 100

Принцип работы обычного газового котла

При сжигании газа в камере сгорания котла образуются выхлопные газы, состоящие в основном из углекислого газа и водяных паров, имеющих высокую температуру. Когда эти выхлопные газы проходят через теплообменник котла, то тепло от них нагревает теплообменник и уже остывшие выхлопные газы улетучиваются в дымоход.

Для тех кто не понимает, что такое теплообменник котла. Если у вас есть автомобиль, то там есть теплообменник с вентилятором, который установлен внутри машины и вы его называете печкой.

Горячий теплоноситель (антифриз) циркулирует через радиатор, от этого он нагревается и передаёт тепло воздуху, который вентилятор прогоняет через радиатор. Тепло от жидкости (антифриза) нагревает воздух это и называют теплообменом.

Представьте, что радиатор от печки автомобиля установили в газовый котёл. Горячие газы пролетают через этот радиатор и своим теплом нагревают находящуюся внутри жидкость. Только в отличие от печки в машине, в котле тепло от воздуха греет жидкость, а не наоборот.

Как я уже писал выше, при сжигании газа выделяются водяные пары. При охлаждении этих паров, когда они пролетают через теплообменник котла, эти пары конденсируют. Появляются капли воды, которые осаживаются на теплообменнике котла и начинают его разъедать.

Потек теплообменник котла. Вот так его съела коррозия

Пары выпадают в конденсат при температуре ниже +58°C. Поэтому при проектировании обычных газовых котлов инженеры сделали так, чтобы эту температуру проскочить как можно быстрее.

Если вы понаблюдаете за работой обычного котла, то наверняка услышите, что при запуске горелки котёл сразу включается на максимум своей мощности. А через несколько секунд пламя горелки уменьшается, и котёл работает в настроенном режиме.

Это сделали для того, чтобы минимизировать появление конденсата.

Как работает конденсационный котёл

Принцип работы конденсационного котла точно такой же, как и у обычного газового котла. Но как я уже писал выше, у конденсатного теплообменник имеет больший размер. Если теплообменник больше, то и тепла с выхлопных газов он сможет снять больше, чем обычный котёл.

Большой теплообменник занимает половину места в конденсационном котле Viessmann

Вот и получается, что КПД у конденсационного котла больше, так как меньше тепла вылетает в трубу, при сжигании одинакового количества газа. Для сравнения: температура уходящих газов обычного котла Vitopend 100 — 105-132°C, а у конденсационного Vitodens 050 — 35-68°C.

Есть ещё один момент.

Если обычный котёл старается быстро пройти фазу конденсации, то в конденсационном котле, всё сделано наоборот. Чем больше появится конденсата, тем больше с него можно снять тепла и передать его в систему отопления.

Поэтому самый эффективный режим работы конденсационного котла это работа на температуре ниже 58°C.

Какая экономия от использования конденсационного котла

У меня есть два настенных газовых котла, обычный и конденсационный. Понятно, что один выкидывает водяные пары в трубу, а второй снимает с них тепло. Давайте разбираться, какая экономия между ними, ведь конденсационный котёл стоит дороже, чем обычный.

Начать нужно с системы отопления. Она бывает высокотемпературная и низкотемпературная. Если в системе отопления температура выше точки конденсации, то она высокотемпературная. Если ниже, то низкотемпературная.

Когда отопление делают грамотные монтажники, то они придумывают конфигурацию системы исходя из параметров источника тепла. В идеале система отопления должна рассчитываться и проектироваться.

Согласитесь, будет глупо ставить радиаторы под каждое окно исходя из расчётов 10 Ватт на квадратный метр, если у вас источник тепла выдаёт температуру, например, +45°C. Зимой вы просто замёрзнете.

Так как конденсационный котёл работает на низких температурах, есть смысл его устанавливать на низкотемпературные системы отопления. А если у вас, например, для комфорта в доме температура радиаторов должна быть не меньше 70°C, то смысла в установке конденсационного котла нет никакого. Вы просто переплатите за него.

При работе на температуре выше 55°C он будет работать с такой же эффективностью, как и обычный газовый котёл.

А вот если у вас низкотемпературная система отопления, например, тёплые полы, то конденсационный котёл то, что нужно. Первый плюс его использования — экономия самого котла на этапе сжигания газа.

Второй огромный плюс — возможность сэкономить на конфигурации системы отопления. Конденсационный котёл можно напрямую подключить к водяным тёплым полам, не тратя деньги на смесительные узлы. Без которых водяные полы к обычному котлу подключать нельзя.

Сколько я сэкономил

Как я писал выше, в 2020 году у меня была замена обычного котла на конденсационный. Я живу в частном доме с пристройкой. Площадь дома и пристройки примерно одинаковы. В доме установлены радиаторы, в пристройке водяные тёплые полы. Газовый котёл управляется по механическому термостату.

Вот этот термостат управляет моим конденсационным котлом

После замены одного котла на другой расход газа уменьшился примерно на 20%. Раньше мы платили 4 000 рублей в месяц, после установки конденсационного котла Viessmann Vitodens 050 стали платить по 3 000 — 3 200 рублей в месяц.

Утилизация конденсата в септик

Довольно часто мои заказчики (я занимаюсь монтажом систем отопления) спрашивают: можно ли конденсат сливать в септик? В интернете всякого начитались или другие монтажники им страсти рассказали и теперь вообще непонятно куда конденсат сливать.

Знаете, я 20 лет работаю на стройке и понял одно: надо стараться подальше держаться от людей, которые всё знают. Именно те, кто говорит, что он суперпрофессионал и всё знает, больше всего косячит. По крайней мере, я именно с таким сталкиваюсь.

У меня подход простой: зачем мне всё знать, если на каждое оборудование есть инструкция по его применению? Если у вас вопрос по конденсату, то скорее всего, об этом написано в инструкции к котлу производителя. У меня котёл Висман, открываю инструкцию к нему и читаю:

Во время режима отопления в конденсационном котле и в дымоходе образуется конденсат со значением pH между 4 и 5. Конденсат должен быть отведён согласно предписаниям.

В инструкции DWA-A 251 «Конденсат из конденсационных котлов», на основании которой составляются, как правило, местные постановления об очистке сточных вод, определены условия для отвода конденсата из конденсационных котлов в местную канализационную сеть.

Если заглянуть в эту немецкую инструкцию DWA-A 251 и перевести, то там написано: конденсаты из систем сжигания природного газа мощностью до 200 кВт обычно достаточно нейтрализуются путём смешивания с бытовыми сточными водами.

Допустим, что я не верю немцам или не умею пользоваться интернетом и переводчиком, как мне решить, можно в канализацию конденсат сливать или нет? В инструкции к котлу указано, что кислотность конденсата pH находится между 4 и 5. Например, у томатного сока кислотность — 4,1. pH пива — 4,5, а у чёрного кофе pH равен 5.

Что будет с септиком, если в него налить кофе или томатный сок? Наверное, ничего с ним не случится.

У меня больше года конденсат сливается в септик и проблем я не заметил.

Ошибки при монтаже котла

Когда мы устанавливали конденсационный котёл у меня дома, то допустили несколько ошибок. Первая ошибка, это отсутствие разрыва струи на отводе конденсата. Её я сделал осознанно. Но так как это у меня дома, то я закрыл на это глаза.

Когда я делаю отопление и получаю за это деньги, то делаю всё правильно. Чтоб не было конфликтов и претензий. У себя дома мы поставили конденсационный котёл 2 января. Магазины были закрыты, поэтому шланг от котла я временно воткнул в канализационную трубу.

Читайте также  Тухнет газовый котел что делать?

Шланг от конденсационного котла воткнул в канализационную трубу

Но нет ничего более постоянного, чем сделанное временно. Вот и у меня так шланг торчит второй год.

Разрыв струи нужен для того, чтобы при забивании канализации дерьмо не пошло в котёл. Прецеденты были. Заказчик жалуется, что котёл не работает, монтажник его вскрывает, а он фекалиями забит. Такое может случиться, если канализация забилась и нет разрыва струи.

Сифон с разрывом струи. Не забывайте делать гидрозатвор. Или ставьте клапан с сухим затвором, чтобы запах не шел из канализации

Вторую ошибку я допустил с дымоходом. Для обычных котлов уклон дымохода должен быть на улицу, для конденсационных наоборот. Мы сняли обычный котел и повесили конденсационный. О неправильном уклоне дымохода я знал и планировал позже исправить. Если интересно к чему это привело, то прочтите статью на моём канале в Яндекс Дзен .

Лучший газовый котёл

Этот вопрос мне задают 90% заказчиков. Женя, какой котёл лучше ставить, может у тебя есть свой рейтинг?

Есть, мы даже видео сделали: 5 лучших настенных газовых котлов.

Проблема в том, что это наш рейтинг подходит для нашего региона. Я считаю, что самый лучший газовый котёл это Viessmann Vitopend 100 и конденсационный Viessmann Vitodens 050.

Но если в вашем регионе не обслуживаются котлы Viessmann, то для вас они будут худшими. Кто его будет ремонтировать, если он сломается? Где искать запчасти?

Лучшим будет тот котёл, на который можно без проблем купить запчасти. И в любое время найти мастера. Если нет знакомых мастеров, ставьте те котлы, которые обслуживает ваш горгаз.

Желаю всем добра и отсутствия проблем с котлами. Если остались вопросы — задавайте их в комментариях.

Об авторе

Привет! Меня зовут Евгений. Веду блог Кубанский мастер. В нём делюсь своим опытом, даю вредные советы, делаю обзоры инструмента и краш-тесты.

Конденсационный газовый котел: специфика действия, плюсы и минусы + отличие от классических моделей

Продавцы теплогенераторов конденсационного типа заявляют, что КПД предложенного нам инновационного оборудования превышает 100%. Но согласитесь, это слегка противоречит закону сохранения энергии, знакомому всем нам по школьному курсу физики. Так в чем же загадка?

С одной стороны подобные заявления являются уловкой маркетологов. Однако с другой – в их убеждающих покупателя уверениях есть и зерно правды. Мы подробно разберем, как устроен конденсационный котел: преимущества и недостатки, его специфика работы и конструкции заслуживают детального изучения.

Для того чтобы получить полноценное представление о конденсационном типе оборудования, сравним его с классическим видом генератора тепловой энергии. Приведем особенности его подключения и эксплуатации. Раскроем тайны сверхвысокой производительности.

Конденсационный котел на газу

Высокий КПД конденсационного газового теплогенератора обеспечивается наличием в его конструкции дополнительного теплообменника. Первый штатный для всех отопительных котлов теплообменный узел передает теплоносителю энергию сжигаемого топлива. А второй добавляет к этому еще и тепло от рекуперации выхлопных газов.

Работают конденсационные котлы на «голубом топливе»:

  • магистральном (смеси газов с преобладанием метана);
  • газгольдерном или баллонном (смеси пропана с бутаном с преобладанием или первого, или второго компонента).

Допустимо использовать любой вариант газа. Главное, чтобы горелка была рассчитана на работу с тем или иным типом топлива.

Наилучшую эффективность конденсационный теплогенератор показывает при сжигании метана. Пропан-бутановая смесь здесь немного уступает. Причем чем больше доля пропана, тем лучше.

В этом отношении «зимний» газ для газгольдера дает на выходе немного больший КПД, нежели «летний», так как пропановая компонента в первом случае выше.

В отличие от конденсационного газового котла в конвекционном часть тепловой энергии уходить в дымоход вместе с продуктами горения. Поэтому у классических конструкций КПД и находится в районе 90%. Выше его поднять можно, но технически слишком сложно.

Экономически это не оправдано. А вот в конденсатниках тепло, получаемое от сжигания газа, используется более рационально и полно, так как тепло выделяемого при переработки пара аккумулируется и передается системе отопления. Так дополнительно нагревается теплоноситель, что позволяет снизить расход горючего в расчете на получаемый 1 кВт тепла.

Устройство и принцип работы

По конструкции конденсационный котел во многом похож на конвекционный аналог с закрытой камерой горения. Только внутри он дополняется вторичным теплообменником и блоком рекуперации.

Состоит конденсационный котел на газу из:

  • камеры горения закрытого типа с модулируемой горелкой;
  • первичного теплообменника №1;
  • камеры охлаждения выхлопных газов до +56–57 0 С (точки росы);
  • вторичного конденсационного теплообменника №2;
  • дымохода;
  • вентилятора подачи воздуха;
  • резервуара для конденсата и системы его отвода.

Рассматриваемое оборудование практически всегда оснащается встроенным циркуляционным насосом для теплоносителя. Обычный вариант с естественным током воды по трубам отопления здесь малоприменим. Если насоса в комплекте нет, то его обязательно надо будет предусмотреть при подготовке проекта обвязки котла.

Котлы-конденсатники в продаже есть одноконтурные и двухконтурные, а также в напольном и настенном исполнении. В этом отличий они от классических конвекционных моделей не имеют.

Принцип работы конденсационного газового котла следующий:

  1. Основное тепло нагреваемая вода получает в теплообменнике №1 от сжигания газа.
  2. Затем теплоноситель проходит по контуру отопления, остывает и попадает на вторичный теплообменный блок.
  3. В результате конденсации продуктов горения в теплообменнике №2 остывшая вода подогревается за счет рекуперированного тепла (экономя до 30% топлива) и уходит вновь на №1 в новый цикл циркуляции.

Чтобы точно контролировать температуру отработанных газов, конденсационные котлы всегда оснащаются модулируемой горелкой с ходом мощности от 20 до 100% и вентилятором подачи воздуха.

Нюансы эксплуатации: конденсат и дымоход

В конвекционном котле продукты горения природного газа СО2, оксиды азота и пар охлаждаются лишь до 140–160 0 С. Если остудить их ниже, то в дымоходе упадет тяга, начнет образовываться агрессивный конденсат и потухнет горелка.

Такого развития ситуации все производители классических газовых теплогенераторов стремятся избежать, чтобы максимально повысить безопасность работы, а также продлить срок службы своего оборудования.

В конденсационном котле температура газов в дымоходе колеблется в районе 40 0 С. С одной стороны это снижает требования по жаростойкости материала дымоходной трубы, но с другой накладывает ограничения на его выбор в плане стойкости к воздействию кислот.

Теплообменники в конденсационных теплогенераторах делают из:

  • нержавейки;
  • силумина (алюминия с кремнием).

Оба эти материала обладают повышенными кислотостойкими характеристиками. Чугун и обычная сталь для конденсатников совершенно не подходят.

Дымоходную трубу для конденсационного котла разрешается устанавливать исключительно из нержавейки либо кислотостойкого пластика. Кирпичные, железные и иные дымоходы для подобного оборудования не подходят.

При работе конденсационного котла мощностью 35–40 кВт образуется порядка 4–6 литров конденсата. Упрощенно выходит около 0,14–0,15 литра на 1 кВт тепловой энергии.

Фактически это слабая кислота, которую запрещено сливать в автономную канализацию, так как она погубит задействованные в переработке отходов бактерии. Да и перед сбросом в централизованную систему рекомендована сначала разбавить водой в пропорции до 25:1. А потом уже можно удалять, не боясь разрушить трубу.

Если котел ставится в коттедже с септиком или ЛОС, то конденсат вначале необходимо нейтрализовать. В противном случае он убьет всю микрофлору в автономной очистной системе.

«Нейтрализатор» выполняется в виде емкости с мраморной крошкой общей массой 20–40 кг. При прохождении через мрамор у конденсата из котла повышается pH. Жидкость становится нейтральной или низкощелочной, уже неопасной для бактерий в септике и для материала самого отстойника. Менять наполнитель в таком нейтрализаторе требуется раз в 4–6 месяцев.

Откуда КПД выше 100%?

При указании эффективности работы газового котла производители за основу берут показатель низшей теплоты сгорания газа без учета теплоты, образующейся при конденсации водяного пара. В конвекционном теплогенераторе последний вместе с приблизительно 10% тепловой энергии полностью уходит в дымоходную трубу, поэтому его и не учитывают.

Однако если сложить конденсационное вторичное тепло и основное от сожженного природного газа, то выйдет как раз более 100% КПД. Никакого мошенничества, просто небольшая хитрость в цифрах.

По сути, «неправильный» коэффициент полезного действия выше 100% возникает из-за желания производителей теплогенерирующего оборудования сравнивать сравниваемые показатели.

Просто в конвекционном приборе «водяной пар» вообще ни как не считается, а в конденсационном его учитывать надо. Отсюда и небольшие расхождения с логикой базовой физики, которую преподают в школе.

Плюсы и минусы конденсационного нагревателя

Среди преимуществ конденсационного котла числятся:

  1. Сокращение на 60–70% объема вредных выбросов (большая часть углекислоты и азотных оксидов уходит в конденсат).
  2. В сравнении с конвекционными моделями экономия до 30% газового топлива на сгенерированный 1 кВт.
  3. Меньшие габариты нагревательного оборудования на газу при одинаковой мощности.
  4. Низкая температура продуктов горения в дымоходе (всего лишь около 40 0 С).
  5. Возможность установки каскада из нескольких котлов.
  6. Универсальность (подходит как для радиаторов отопления, так и для «теплых полов»).
  7. Наличие умной автоматики и полная автономность работы газового генератора тепла без вмешательства человека.

Каскадная система из двух-трех теплогенераторов позволяет устанавливать котлы малой мощности, которые меньше шумят и вибрируют при работе, нежели более мощные модели.

Это упрощает монтаж всей отопительной системы и позволяет уменьшить габариты домашней котельной. Плюс благодаря возможности более гибкого регулирования процесса генерации тепла повышается общая эффективность применения теплогенерирующего оборудования.

Из минусов конденсационных теплогенераторов следует упомянуть:

  1. Высокий ценник на оборудование (в 1,5–2 раза выше, чем у аналогичных по мощности моделей классического конвекционного типа).
  2. Проблемы с утилизацией конденсата.
  3. Снижение эффективности при использовании котла в высокотемпературных системах обогрева.
  4. Энергозависимость – для работы вентилятору, автоматике и циркуляционному насосу требуется электричество.
  5. Запрет на использование с антифризами.

Несмотря на значительные первоначальные затраты, конденсационный котел вполне оправдан с экономической точки зрения. В процессе эксплуатации он с лихвой возвращает все потраченные изначально деньги.

В России подобное оборудование пока распространено мало. Газовый котел с рекуперацией еще слишком необычен и мало изучен на нашем рынке. Но интерес к таким теплогенераторам постепенно растет.

Выводы и полезное видео по теме

Как работает конденсационный теплогенератор:

Устройство газовых котлов с рекуперацией водяного пара:

Все преимущества конденсационных котлов:

Если внимательно разобраться, как и по каким принципам работает газовый конденсационный котел, то на первый взгляд «некорректные» 108–110% КПД становятся вполне понятными и оправданными цифрам.

Теплогенератор с рекуперацией отработанных газов действительно более эффективен в сравнении с классической конструкцией. Единственный его серьезный недостаток – конденсат с высокой кислотностью, который надо куда-то утилизировать.

Пишите, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок-форме. Не исключено, что вы владеете информацией, которая сможет пополнить запас сведений, изложенных в статье. Задавайте вопросы, делитесь собственным опытом в выборе и эксплуатации котлов конденсационного типа, размещайте фото по теме статьи.

Конденсационный котел принцип работы

Принцип работы конденсационного котла

Работа конденсационного котла основана на принципе сжигания топлива и процессах конденсации.

Читайте также  Чем выгоднее топить твердотопливный котел?

При сжигании углеводородов в ходе химической реакции образуется вода и углекислый газ. Жидкость в высокотемпературной среде за малый интервал времени превращается в пар, расходуя тепловую энергию, которую можно вернуть, превратив пар в воду.

Сложность в создании такой системы заключалась в выделении токсичных веществ при сгорании газа, которые создавали химически-активные соединения, вызывающие коррозионные процессы, а также углекислого газа.

После разработки нержавеющих сталей, способных эксплуатироваться в такой среде, данные проблемы перестали быть существенными.

Работа конденсационного котла поэтапно выглядит следующим образом:

  1. Подаётся в котёл вода.
  2. В камеру сгорания подаётся газ, разжигается огонь.
  3. В процессе горения выделяется тепловая энергия, передаваемая к теплообменнику газовым способом и нагревающая его и воду, которая в нём циркулирует.
  4. Газ с температурой выше точки росы переходит во второй теплообменник, в котором его охлаждает циркулирующая вода с более низкой температурой.
  5. При достижении газом температуры точки росы происходит передача высвободившейся тепловой энергии пара к жидкости.

Принцип работы конденсационного котла

Теплообменник конденсационного котла разработан таким образом, чтобы обеспечить максимальную площадь контакта газа и охлаждающей жидкости для повышения эффективности работы. Его конфигурация также оказывает значительное влияние на КПД.

Зависимость объёма конденсированной влаги от режима работа котла следующая: чем ниже температура воды в возвратном контуре, тем выше конденсация. Однако при этом температура должна быть на уровне до +500С. В противном случае конденсационный котёл заработает в режиме обычного газового и таким образом его экономичность снизится до 5%.

Для сравнения: при температуре жидкости +400С в контуре прямой подачи и +300С в обратном, КПД конденсационного котла составит 108%, а при 900С и 750С соответственно – 98%.

При эксплуатации котлов необходимо соблюдать рабочие режимы, а также при выборе подходящей модели следует подбирать его оптимальную мощность нагрева.

Тот факт, что котел замкнутый, делает его также безопасным. Дополнительный корпус отделяет от паров и защищает от отравления угарным газом. Уже сам вид плотно «бронированного» котла позволяет чувствовать себя с ним более уверенно и комфортно

Кроме того, приток воздуха в этом типе котлов является более эффективным, так как он автоматизирован и работе датчику выхлопа не помешает любое, даже случайное вмешательство неосторожного члена семьи.

Особенности и принцип работы

Описываемые устройства способны обеспечивать тепловой энергией вспомогательные ветки – например, «теплый пол». Более того, их эксплуатационный срок вдвое больше, чем у обычных моделей, а конфигурационный и производительный диапазоны в разы шире.

Мощность котлов напрямую зависит от типа установки:

  • если прибор напольный, то до 35-ти киловатт;
  • если навесной, то до 100 киловатт.

Главным элементом является теплообменник. В традиционных моделях он один, в то время как в конденсационных – два.

Более того, они могут быть:

  • совмещенными (на две ступени);
  • раздельными.

В данном случае первый теплообменник функционирует таким же образом, как в обычных отопительных приборах. Тепловая энергия, образуемая посредством сжигания газа, нагревает поверхность обменника, проходя через него, и рабочую жидкость, двигающуюся по его внутренним полостям. К слову, температура этого первого теплообменника никогда не падает ниже той самой точки росы. А вот второй теплообменник прогревается теми же газами, но рабочая жидкость, идущая по нему, поступает уже из «обратки».

Принцип работы конденсационного котла

  • Вода поступает в устройство, газ начинает подаваться в камеру сгорания. Там он поджигается системой розжига.
  • При сгорании топливо образуются продукты горения с высокой температурой. Они проходят через первый теплообменник и нагревают его стенки. А стенки, в свою очередь, отдают тепло циркулирующей по теплообменнику воде.
  • Далее эти газы с температурой выше точки росы выходят из теплообменника№1 и попадают в теплообменник №2.
  • В теплообменнике №2 с помощью циркулирующей по нему воды из системы отопления газы охлаждаются.
  • Когда их температура сравняется с температурой точки росы (при ней и осуществляется возникновение конденсата), то жидкости, которая поступает в оборудование для нагрева, передается высвобожденная энергия водяного пара. А высвободилась она при конденсации.

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.

Практическое применение

Выбор системы отопления – теплый пол или радиаторное отопление – также влияет на экономичность конденсационной установки.

Для отопительных систем с радиаторами часто принимают расчетную зимнюю температуру в подающей линии 70 °С и 50 °С – в обратной линии.

Решающей для создания условий конденсации является температура обратной воды. Она должна быть как можно ниже температуры точки росы. Даже если расчетная зимняя температура составляет -20 °с , температура обратной воды как раз достигнет температуры точки росы. Таким образом, конденсационный котел весь год работает в области конденсации.

Чем ниже становится температура воды в обратной линии при уменьшении нагрузки, тем выше становится степень конденсации в конденсационном котле. Здесь необходимо отметить, что в течение отопительного сезона имеют место наружные температуры, превышающие расчетную зимнюю, поэтому обеспечиваются условия высокоэффективной эксплуатации конденсационного котла. Если вместо радиаторного отопления применяют систему теплого пола с температурой подачи 40 °С и температурой в обратной линии 30 °С , полнота конденсации становится еще выше. В результате в течение всего отопительного сезона температура обратной воды существенно ниже температуры точки росы. Условия работы конденсационного котла становятся оптимальными, и он работает еще более эффективно.

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 чаще монтируют моделируемые горелки.

Современные проектные решения

Естественно, что применение конденсационных котлов предоставляет дополнительные возможности с точки зрения применяемых конструктивных и теплотехнических решений при проектировании котельных. Однако для реализации этих возможностей необходимо выполнить ряд дополнительных требований.

При этом стоит отметить, что большая часть этих требований позволяет так же увеличить эффективность работы котельных с применением неконденсационных котлов, но именно применение конденсационной техники раскрывает возможности в полной мере. То есть ориентировка на применение современного оборудования позволяет повысить уровень проектных решений в целом. Максимальная эффективность от современных проектных решений является отличным преимуществом конденсационных котлов.

Устройство основных узлов конденсационного котла

С конструкционной точки зрения конденсационный котел не сильно, но все же отличается от обычного газового.

Его основными элементами являются:

  • камера сгорания, оснащенная горелкой, системой подачи топлива и вентилятором для нагнетания воздуха;
  • теплообменник № 1 (первичный теплообменник);
  • камера доохлождения парогазовой смеси до температуры, максимально приближенной к 56-57°C;
  • теплообменник № 2 (конденсационный теплообменник);
  • резервуар для сбора конденсата;
  • дымоход для отведения холодных дымовых газов;
  • насос, обеспечивающий циркуляцию воды в системе.

В первичном теплообменнике, сопряженном с камерой сгорания, выделяющиеся газы охлаждаются до температуры, существенно превышающей точку росы (собственно, так и выглядят обычные конвекционные газовые котлы). Затем дымовая смесь принудительно направляется к конденсационному теплообменнику, где происходит ее доохлаждение до температуры ниже точки росы, т. е. ниже 56°C. При этом водяной пар конденсируется на стенках теплообменника, «отдавая последнее». Конденсат собирается в специальном резервуаре, откуда по отводящей трубе стекает в канализацию.

Вода, выполняющая роль теплоносителя, движется в направлении, противоположном движению парогазовой смеси. Холодная вода (обратная вода системы отопления) предварительно подогревается в конденсационном теплообменнике. Затем она поступает в первичный теплообменник, где нагревается до более высокой температуры, заданной пользователем.

Конденсат – увы, не чистая водичка, как полагают многие, а смесь разбавленных неорганических кислот. Концентрация кислот в конденсате невелика, но с учетом того, что температура в системе всегда повышенная, его можно считать агрессивной жидкостью. Именно поэтому при производстве подобных котлов (и в первую очередь конденсационных теплообменников) используют кислотостойкие материалы – нержавеющую сталь или силумин (алюминиево-кремниевый сплав). Теплообменник, как правило, делают литым, поскольку сварные швы являются уязвимым местом – именно там в первую очередь начинается процесс коррозионного разрушения материала.

Конденсироваться пар должен именно на конденсационном теплообменнике. Все, что прошло дальше, в дымоход, с одной стороны, потеряно для отопления, с другой – разрушающе действует на материал дымохода. Именно в силу последней причины дымоход изготавливают из кислотостойкой нержавеющей стали или пластика, а горизонтальным его участкам придают небольшой уклон, чтобы вода, образовавшаяся при конденсации незначительных количеств пара, все же попавших в дымоход, сливалась обратно, в котел

Следует принять во внимание, что дымовые газы, выходящие из конденсатника, сильно охлаждены, и все, что не сконденсировалось в котле, обязательно сконденсируется в дымоходе

В разное время суток от отопительного котла требуется разное количество тепла, регулировать которое можно с помощью горелки.

Горелка у конденсационного котла может быть либо модулируемой, т.е. с возможностью плавного изменения мощности в процессе работы, либо немоделируемой – с фиксированной мощностью.

В последнем случае котел подстраивается под требования хозяина путем изменения частоты включения горелки.

На большинстве современных котлов, предназначенных для отопления частных домов, устанавливают моделируемые горелки.