Кондензационни газови котли - принципът на работа, предимства и недостатъци

Непрекъснато нарастващите разходи за енергия тласнаха учените и инженерите да създадат нов тип генератор на топлина - кондензационен котел. Когато е инсталиран в нискотемпературна отоплителна система, кондензаторът може да покаже ефективност над 100%. Как успявате да постигнете това? Какъв е принципът на работа на кондензационен газов котел? Какви са неговите предимства и недостатъци? След като прочетете нашата статия, ще научите за нея всичко или почти всичко.

Принцип на работа на кондензационния котел

Кондензационният котел е по-малкият брат на най-конвенционалния газов конвекционен котел. Принципът на действие на последния е изключително прост и следователно разбираем дори за хора, които са слабо запознати с физиката и технологиите. Горивото за газовия котел, както подсказва името му, е природен (основен) или втечнен (балон) газ. По време на изгарянето на синьото гориво, както и всяка друга органична материя, се образуват въглероден диоксид и вода и се отделя голямо количество енергия. Генерираната топлина се използва за отопление на охлаждащата течност - промишлена вода, циркулираща през системата за отопление на дома.

Ефективността на газовия конвекционен котел е ~ 90%. Това не е толкова лошо, поне по-високо от това на генераторите на топлина и течни и твърди горива. Хората обаче винаги са се стремили да доближат този показател до възможно най-близките 100%. В тази връзка възниква въпросът: къде отиват останалите 10%? Отговорът, уви, е прозаичен: те летят в лулата. Всъщност продуктите от изгарянето на газ, излизащи от системата през комина, се нагряват до много висока температура (150-250 ° C), което означава, че 10% от загубената енергия се изразходва за загряване на въздуха извън къщата.

Учените и инженерите отдавна търсят възможността за по-пълно възстановяване на топлината, но метод за технологичното въплъщение на техните теоретични разработки е намерен едва преди 10 години, когато е създаден кондензационен котел.

Каква е неговата основна разлика от традиционния конвекционен газов топлинен генератор? След като завърши основния процес на изгаряне на гориво и прехвърляне на значителна част от топлината, отделена по време на този процес, на топлообменника, кондензаторът достига горивните газове до 50-60 ° C, т.е. до момента, в който започва процесът на кондензация. Вече това е достатъчно, за да се увеличи значително ефективността, в този случай количеството топлина, прехвърлена към охлаждащата течност. Това обаче не е всичко.

При температура 56 ° C - в така наречената точка на оросяване - водата преминава от парообразно в течно състояние, с други думи, водната пара се кондензира. В този случай се отделя допълнителна енергия, която навреме се изразходва за изпаряването на водата и в обикновените газови котли, загубени заедно с изпарената смес от изпарения газ. Кондензационен котел е в състояние да „вземе“ топлината, генерирана по време на кондензацията на водна пара и да я прехвърли към топлоносителя.

Производителите на термогенератори тип кондензатор неизменно обръщат вниманието на потенциалните си клиенти на необичайно високата ефективност на своите устройства - над 100%. Как е възможно това? Всъщност няма противоречие с каноните на класическата физика. Точно в този случай те използват различна система за сетълмент.

Често, оценявайки ефективността на отоплителните котли, те изчисляват каква част от отделената топлина се прехвърля на охлаждащата течност. Топлината, "взета" в конвенционален котел, и топлината от дълбоко охлаждане на димните газове ще дадат общо 100% ефективност.Но ако добавим тук и топлината, отделена по време на кондензацията на парите, получаваме ~ 108-110%.

От гледна точка на физиката подобни изчисления не са напълно верни. При изчисляване на ефективността е необходимо да се вземе предвид не отделената топлина, а общата енергия, отделена при изгарянето на смес от въглеводороди с даден състав. Това ще включва енергията, изразходвана за превръщането на водата в газообразно състояние (впоследствие освободена по време на процеса на кондензация).

От това следва, че коефициентът на ефективност, по-голям от 100%, е просто труден ход на търговците, които използват несъвършенството на остаряла формула за изчисление. Независимо от това, трябва да се признае, че кондензаторът, за разлика от конвенционалния конвекционен котел, успява да „изтръгне“ всички или почти всички от процеса на изгаряне на гориво. Положителните аспекти са очевидни - по-висока ефективност и по-малко потребление на изкопаеми ресурси.

Устройството на основните компоненти на кондензационния котел

От структурна гледна точка кондензационният котел не е много, но все пак се различава от обичайния газов котел. Основните му елементи са:

• горивна камера, оборудвана с горелка, система за подаване на гориво и вентилатор за изпомпване на въздух;
• топлообменник № 1 (първичен топлообменник);
• камера за допълнително охлаждане на сместа от газови пари до температура, възможно най-близка до 56-57 ° С;
• топлообменник № 2 (кондензационен топлообменник);
• резервоар за събиране на кондензат;
• комин за отстраняване на студени димни газове;
• помпа за циркулираща вода в системата.

В първичния топлообменник, свързан с горивната камера, отделените газове се охлаждат до температура значително над точката на оросяване (всъщност така изглеждат конвенционалните конвекционни газови котли). След това димовата смес се принуждава принудително към кондензационен топлообменник, където се охлажда до температура под точката на оросяване, т.е. под 56 ° С. В този случай водните пари се кондензират по стените на топлообменника, „давайки последно“. Кондензатът се събира в специален резервоар, откъдето се стича по отводнителната тръба в канализацията.

Водата, която действа като охлаждаща течност, се движи в обратна посока на движението на сместа пара-газ. Студената вода (връщащата се вода от отоплителната система) се загрява предварително в кондензационен топлообменник. След това той влиза в първичния топлообменник, където се нагрява до по-висока температура, определена от потребителя.

Кондензат - уви, не чиста вода, както мнозина смятат, а смес от разредени неорганични киселини. Концентрацията на киселини в кондензата е ниска, но като се вземе предвид фактът, че температурата в системата винаги е повишена, може да се счита за агресивна течност. Ето защо при производството на такива котли (и предимно кондензационни топлообменници) се използват киселинно устойчиви материали - неръждаема стомана или силимин (алуминиево-силициева сплав). Топлообменникът, като правило, е направен отлята, тъй като заваръчните елементи са уязвимо място - именно там на първо място започва процесът на разрушаване на корозията на материала.

Парата трябва да се кондензира точно върху кондензиращия топлообменник. Всичко, което отиде по-нататък в комина, от една страна, се губи за отопление, а от друга, оказва деструктивно влияние върху материала на комина. Именно поради последната причина коминът е направен от устойчива на киселина неръждаема стомана или пластмаса и се придава лек наклон на хоризонталните му участъци, така че водата, образувана по време на кондензацията на незначителните количества пара, които все пак попадат в комина, се оттича обратно в котела. Трябва да се вземе предвид, че димните газове, които излизат от кондензатора, са много охладени и всичко, което не се е кондензирало в котела, задължително ще се кондензира в комина.

В различно време на деня се изисква различно количество топлина от отоплителния котел, което може да се регулира с помощта на горелка. Горелката при кондензационния котел може или да бъде модулирана, т.е. с възможност за плавна промяна на мощността по време на работа или несимулирана - с фиксирана мощност. В последния случай котелът се адаптира към изискванията на собственика, като променя честотата на горелката. На повечето модерни котли, предназначени за отопление на частни къщи, са инсталирани симулирани горелки.

Така че, надяваме се, че сте имали обща представа какво е кондензационен котел, как е изграден и по какъв принцип работи. Най-вероятно обаче тази информация няма да е достатъчна, за да разберем дали трябва лично да закупите такова оборудване. За да ви помогнем да вземете това или онова решение, ще ви разкажем за всички предимства и недостатъци, плюсове и минуси на кондензационен котел, като го сравним с традиционния конвекционен.

Предимствата на кондензационен котел

Списъкът с предимствата на кондензационния котел е впечатляващ, което в крайна сметка обяснява нарастващата популярност на този тип отоплително оборудване:

• Икономия на гориво в сравнение с конвенционален конвекционен котел може да достигне 35%.
• Намаляване на емисиите при прехода от традиционните газови модели към кондензационните, той се оценява средно на 70%.
• Ниска температура на димните газове прави възможно монтирането на пластмасови комини, които са много по-евтини от класическата стомана.
• Нисък шум увеличава нивото на комфорт на хората, живеещи в къщата.

Нека поговорим за някои от изброените предимства на кондензационните котли по-подробно.

Икономия на гориво, когато се използва в системи с ниска температура

Разходът на гориво директно зависи от мощността на оборудването и натоварването, възложено на отоплителната система. За отопление на къща с площ 250 m² 28-киловат кондензационен котел с максимална консумация на газ 2,85 м ще бъде достатъчен³/ ч Класически бойлер със същата мощност ще консумира 3.25 m³/ ч При условие, че котелът работи за шест месеца от дванадесет, ще спестите около 3000 рубли годишно. (при съществуващи цени на основен газ за руски потребители). Вероятно е трудно да наречем такава икономия значителна - тя дори няма да покрие разликите в цената на годишната поддръжка на котлите.

Но нека да разгледаме ситуацията през очите на обикновения европейски потребител, който струва четири до пет (или дори повече) пъти цената на природния газ. Размерът на спестяванията в този случай вече е около 300 евро и си струва да се борите.

Консумация на газ в кондензационни котли с различен капацитет:

Намаляване на емисиите

По време на изгарянето на изкопаеми горива се образува въглероден диоксид, който при взаимодействие с вода дава въглероден диоксид. Освен това във всяко гориво винаги има примеси на сяра, фосфор, азот и някои други елементи. В процеса на горене от тях се образуват съответните оксиди, които, когато се комбинират с вода, също произвеждат киселини.

В конвенционалните конвекционни котли в атмосферата се отделя водна пара с примес на киселини (въглеродна, сярна, азотна, фосфорна). Кондензационните котли нямат този недостатък: киселините остават в кондензата. Въпреки това, предвид проблемите с оползотворяването на кондензата, известната екологичност на това оборудване може да бъде поставена под въпрос.

Минус кондензационен котел

Кондензационният котел, при всичките му предимства, не може да се нарече идеално отоплително оборудване, тъй като не е без недостатъците си:

• висока цена;
• високата цена на топлообменника (и като следствие от това, необходимостта от внимателно наблюдение на състоянието на цялата отоплителна система);
• нецелесъобразност на използване във високотемпературни системи;
• трудно извличане на кондензат;
• чувствителност към качеството на въздуха.

цена

За допълнителни проценти топлинна енергия трябва да платите. Технически кондензационен котел е по-сложен и следователно по-скъп. Цената на добър кондензатор за домакинството от известен производител е няколко пъти по-висока от цената на класическа единица със същата мощност. Разбира се, такова оборудване се закупува за повече от едно десетилетие, което означава, че има смисъл да се даде предпочитание на иновативните технологии, които увеличават комфорта на работа.

Конвенционално всички модели кондензационни котли могат да бъдат разделени в три ценови категории - премиум, среден и икономичен клас:

1. Премиум класът е предназначен за няколко купувачи. Премиалните кондензационни котли включват например модели на немски марки. Това оборудване е ефективно в експлоатация и удобно в експлоатация, отговаря на европейските екологични стандарти, изработено от висококачествени материали. Котлите „Премиум“ имат много полезни функции, които значително повишават нивото на комфорт по време на работа: програмиране на режими на работа (например поддържане на стайната температура на минимално ниво при липса на домакини или леко понижаване на температурата през нощта), регулиране на атмосферните влияния, интелигентно взаимодействие с други топлинни генератори , дистанционно управление с помощта на специална програма на мобилен телефон и т.н. Единственият минус е високата цена.

2. Средният клас включва по-евтини стоки, но с малко по-скромни потребителски качества. Това са икономични и екологични единици, които отговарят на всички изисквания и осигуряват висока производителност. Те се отличават с широк спектър от функции, оборудвани с автоматична система за управление, която независимо променя параметрите в зависимост от температурата на охлаждащата течност и въздуха в помещението.

3. Икономичната класа е предназначена за онези, които с цел икономия са готови да поставят по-ниско ниво на комфорт. Обемните стоки винаги водят в продажбите. Водещите позиции на пазара на кондензационни котли в икономична класа принадлежат на корейски и словашки компании. Техните продукти са два или повече пъти по-евтини от премиум моделите. Друго предимство на това оборудване е неговата адаптивност към руските условия на работа. Евтините кондензатори с проста функционалност спокойно издържат на прекъсвания на захранването и спада на налягането, когато скъпата автоматика престане да работи.

Оценявайки финансовите си възможности, трябва да вземете предвид неизбежните разходи за инсталиране и въвеждане в експлоатация на оборудване, което също ще ви струва много, много скъпо.

Не трябва да се забравя, че по време на работа кондензационният котел осигурява икономия на газ. Тези спестявания обаче са толкова призрачни, че инвестицията няма да се изплати скоро. Това означава, че преди да закупите кондензационна топлина, си струва да направите предварителна оценка: дали цената на спестеното гориво ще оправдае високата цена на оборудването.

Положителен икономически ефект от закупуването на такъв котел трябва да се очаква само при определени условия - ако той е инсталиран в нова (четете "в строеж") къща, проектирана за постоянно пребиваване с организирана нискотемпературна отоплителна система за подово отопление. Освен това величината на ефекта директно зависи от средната зимна температура, т.е. от региона, в който се намира къщата (принципът е прост: колкото повече топлина е необходима, толкова повече смисъл има в такава техника).

Високата цена на използвания топлообменник

Топлообменникът е технически сложен и скъп елемент. В случай на неговия провал, вие, както се казва, „се качвайте на основата“. За парите, които харчите за закупуване на нов топлообменник и заплащане на работата по подмяната му, лесно бихте могли да закупите нов конвекционен котел със същия капацитет.

От това следва, че е необходимо внимателно да се следи състоянието на топлообменника. Изплакването му ще бъде изключително трудно, когато се запуши.Когато инсталирате кондензационен котел, е необходимо да се извърши одит на цялата отоплителна система - в нея не трябва да има ръждиви тръби и радиатори.

Сигурността на топлообменника също зависи от качеството на използваната охлаждаща течност. Водата трябва да е мека, в противен случай тръбите бързо ще прераснат с боклук отвътре. Наличието на ръжда във водата, чужди суспензии, калциеви и железни соли е неприемливо.

Тъй като кондензатът съдържа киселини, топлообменникът трябва да може да издържи на техните ефекти. Най-често топлообменниците са изработени от силимин и висококачествена неръждаема стомана. Силуминовият топлообменник се произвежда чрез леене на метол. Поради по-ниската цена на материала и технологията на производство, тези топлообменници са по-евтини от топлообменниците от неръждаема стомана. Но има недостатък на тези топлообменници - те са по-малко устойчиви на агресивни киселинни среди.

Топлообменниците от неръждаема стомана се произвеждат чрез заваряване на отделни части. Крайната цена на такива топлообменници е по-висока от силимина. Те обаче се противопоставят по-добре на киселинните среди и добавят надеждност на оборудването.

Неподходяща употреба в системи с висока температура

Обещаната ефективност от 108-110% не винаги може да се получи - реалната цифра зависи от отоплителната система. Има два коренно различни типа отоплителни системи - високотемпературна и нискотемпературна. Те се различават в температурния диапазон на охлаждащата течност на входа и изхода на топлинния генератор.

В конвенционалните системи за отопление с висока температура, съотношението на температурата на подадената вода към връщащата се вода обикновено е 75-80 ° C към 55-60 ° C. Система с кондензационен котел е ефективна само в режим на ниска температура, т.е. когато съотношението на захранващата и връщащата температура е 50-55 ° C към 30-35 ° C. Това съотношение е идеално, ако отоплението на дома се извършва с подово отопление. В противен случай, за да се затопли стаята, ще е необходимо да се инсталират допълнителни радиатори с увеличение от 2,5-3 пъти на използваема повърхност, проектирана за температура на охлаждащата течност не по-висока от 50 ° C.

Ефективността на кондензационния котел се определя предимно от температурата на охлаждащата течност на входа. Това се обяснява просто: колкото по-ниска е температурата на водата във връщащата верига, толкова по-интензивно става кондензацията. Ефективността на котела в нискотемпературна отоплителна система (температура на входа / изхода е приблизително 30/50 ° C) може да достигне същите 108-110%. Ако такъв котел е направен да работи във високотемпературна система (60/80 ° C), тогава няма да има конденз и ефективността ще спадне до 98-99% - това е повече от конвенционалните конвекционни котли, но по-малко, отколкото би могло да бъде.

По този начин, ако искате да извлечете максималната полза от кондензатора, решението за инсталирането му трябва да бъде взето на етапа на проектиране на къщата. Ако закупите такъв бойлер за съществуваща къща със съществуваща отоплителна система, това означава неизбежната реконструкция на сградата с подмяна на високотемпературна радиаторна отоплителна система с нискотемпературна система за подово отопление (а такъв мащабен ремонт отново е значителен разход, а икономическият ефект от цялото начинание се губи).

Трудност при възстановяване на кондензат

Използването на кондензационен котел включва изхвърляне на кондензат. Освен това последният се образува в значителни количества - един литър кубичен метър изгорен газ. Например: котел с мощност 25 кВт на час изразходва около 2,8 m³ газ, т.е. само за един час от работата му ще се отделят малко по-малко от 3 литра кондензат, на ден - 70 литра.

Спомнете си, че кондензатът е разтвор на киселини, което означава, че въпросът къде да го поставите, изобщо не работи. Добре е, ако къщата ви е свързана към централизирана канализация. Дори според строгите европейски стандарти, котлите с мощност до 28 kW не изискват специално изхвърляне на кондензат.Предполага се, че такова количество кондензат е достатъчно разредено с битови отпадни води, за да не навреди на канализационните тръби.

Но какво правят собствениците на частни къщи с автономна канализация? Невъзможно е да се излее в септична яма - полезните (и скъпите) бактерии ще загинат. Изсипването върху земята е неприемливо - ще се извърши осоляване на почвата и с течение на времето на това място нищо няма да расте. Изключително трудно се транспортира 70 литра дневно за изхвърляне. Има само един изход - да осигури своя собствена отделна система, която да неутрализира киселините, съдържащи се в кондензата. На Запад, където изискванията за спазване на екологичните стандарти са по-строги от нашите, каталитичен преобразувател се закупува автоматично, когато е инсталиран кондензационен котел.

Чувствителност към качеството на въздуха

Важен момент, на който трябва да обърнете внимание, ако искате котелът ви да работи нормално, е отстраняването на продуктите от горенето и достъпът на въздух за горене.

Една от разликите между кондензационните и конвекционните котли е използването на затворена горивна камера. Конвекционните котли поемат въздух от стаята, кондензационните котли от улицата. В първия се използва естествена циркулация на въздуха (конвекция) за насищане на сместа въздух-гориво с кислород, а във втория е осигурен вентилатор, който изпомпва въздух в горелката. Отстраняването на продукти от горенето в тях, между другото, също се извършва принудително. Въздушните маси се циркулират по правило през коаксиален комин, който представлява конструкция „тръба в тръба“. Входящият въздух се движи през външната кухина на комина, а изгорелите продукти от горенето - през вътрешната.

От всичко това следва, че кондензаторите трябва да са много чувствителни към качеството на входящия въздух. Наличието на забележимо количество прах във въздуха води до бързо износване на турбината (вентилатора).

От голямо значение за нормалното функциониране на кондензационния котел е не само чистотата, но и външната температура. Ако въздухът попадне в системата през коаксиална коминна тръба, тогава, както показва практиката, входящият въздухопровод през зимата, при студове, може да замръзне, тъй като температурата на отработените димни газове е доста ниска и те не са в състояние да затоплят стените на комина. Това води до намаляване на доставката на кислород, необходимо за изгаряне на гориво, и като следствие от това, до намаляване на ефективността на оборудването.

За да не се случи това и не е необходимо периодично да затопляте тръбите, за да ги освободите от лед, изчисляването на системата, нейната инсталация, пускане и конфигуриране трябва да се извършва от сертифицирани сервизни специалисти. За да коригират параметъра, отговорен за постъпването на въздух, в количеството, необходимо за изгаряне на гориво в котел с дадена мощност, те използват газов анализатор. Без такова специално оборудване не може да се постигне необходимата ефективност от котела. Освен това жителите на райони със сурови климатични условия, когато вземат решение за инсталирането на кондензационен котел, трябва да търсят разяснения от представителите на производителя относно възможността да работят такова оборудване при определен диапазон от местни външни температури.