Kondenzációs gázkazánok - a működés elve, előnyei és hátrányai

Az egyre növekvő energiaköltség arra késztette a tudósokat és a mérnököket, hogy hozzanak létre egy új típusú hőgenerátort - egy kondenzációs kazánt. Ha alacsony hőmérsékleten fűtési rendszerbe telepítik, a kondenzátor több mint 100% -os hatékonyságot képes mutatni. Hogyan sikerül ezt elérni? Mi a kondenzációs gázkazán működésének alapelve? Milyen előnyei és hátrányai vannak? A cikk elolvasása után megismerheti az egészet vagy szinte mindent.

Kondenzációs kazán működési elve

A kondenzációs kazán a legszokásosabb gázkonvekciós kazán fiatalabb testvére. Ez utóbbi működési elve rendkívül egyszerű, ezért érthető még a fizika és a technológia ismeretében is. A gázkazán tüzelőanyaga, amint a neve is sugallja, természetes (fő) vagy cseppfolyósított (ballon) gáz. A kék tüzelőanyag és más szerves anyagok égése során széndioxid és víz képződik, és nagy mennyiségű energia szabadul fel. A keletkező hőt a hűtőfolyadék melegítésére használják - az ipari víz kering a ház fűtési rendszerén keresztül.

A gázkonvekciós kazán hatékonysága ~ 90%. Ez nem olyan rossz, legalábbis magasabb, mint a folyékony és szilárd tüzelésű hőfejlesztőké. Az emberek azonban mindig is arra törekedtek, hogy ezt a mutatót a lehető legközelebb hozzák az áhított 100% -hoz. E tekintetben felmerül a kérdés: hová kerül a fennmaradó 10%? A válasz sajnos prozaikus: a csőbe repülnek. Valójában a kéményen keresztül a rendszert elhagyó gázégés termékei nagyon magas hőmérsékletre (150–250 ° C) hevülnek, ami azt jelenti, hogy az elvesztett energia 10% -át a házon kívüli levegő fűtésére fordítják.

A tudósok és a mérnökök már régóta keresik a teljesebb hővisszanyerés lehetőségét, azonban elméleti fejlesztéseik technológiai megvalósításának módszerét csak 10 évvel ezelőtt találták meg, amikor kondenzációs kazánt hoztak létre.

Mi az alapvető különbsége a hagyományos konvekciós gázüzemű hőtermelőktől? Miután befejezte az üzemanyag elégetésének fő folyamatát, és az ennek során felszabadult hő jelentős részét átadta a hőcserélőnek, a kondenzátor az égésgázokat 50–60 ° C-ra éri el, azaz arra a pontra, ahol a kondenzáció folyamata megkezdődik. Már ez elég ahhoz, hogy jelentősen növeljék a hatékonyságot, ebben az esetben a hűtőfolyadékba juttatott hőmennyiséget. Ez azonban nem minden.

56 ° C hőmérsékleten - az úgynevezett harmatpontnál - a víz egy gőzös állapotból folyékony állapotba kerül, vagyis a vízgőz kondenzálódik. Ebben az esetben további energia szabadul fel, amelyet időben a víz elpárologtatására fordítottak, és a szokásos gázkazánokban az elpárologtatott gőz-gáz keverékkel együtt vesztek el. A kondenzációs kazán képes felszívni a vízgőz kondenzációja során keletkező hőt és átvinni azt a hőhordozóra.

A kondenzációs típusú hőgenerátorok gyártói mindig felhívják potenciális vásárlóik figyelmét a készülékeik szokatlanul magas - 100% feletti - hatékonyságára. Hogyan lehetséges ez? Valójában nincs ellentmondás a klasszikus fizika kánonjaival. Csak ebben az esetben más elszámolási rendszert használnak.

A fűtőkazánok hatékonyságának felmérésekor gyakran kiszámítják, hogy a kibocsátott hő mekkora része kerül a hűtőfolyadékba. A hagyományos kazánban "elvett" hő és a füstgázok mélyhűtéséből származó hő összesen 100% -os hatékonyságot fog elérni.De ha ehhez hozzászámoljuk a gőz kondenzációja során felszabaduló hőt, akkor ~ 108-110% -ot kapunk.

A fizika szempontjából az ilyen számítások nem teljesen igazak. A hatékonyság kiszámításakor nem a kibocsátott hőt, hanem az adott összetételű szénhidrogének keverékének égése során felszabaduló teljes energiát kell figyelembe venni. Ez magában foglalja a víz gázneművé történő átalakításához felhasznált energiát (amelyet később a kondenzációs folyamat során szabadítanak fel).

Ebből következik, hogy a 100% -ot meghaladó teljesítménytényező csupán trükkös lépés a marketingszakemberek számára, akik kihasználják az elavult számítási képlet hiányosságát. Mindazonáltal fel kell ismerni, hogy a kondenzátor, a hagyományos konvekciós kazánnal ellentétben, az üzemanyag-égési folyamatból mindent vagy szinte mindent képes „kiszorítani”. A pozitív szempontok egyértelműek - nagyobb hatékonyság és alacsonyabb fosszilis erőforrások felhasználása.

A kondenzációs kazán fő alkotóelemeinek eszköze

Szerkezeti szempontból a kondenzációs kazán nem sok, de még mindig különbözik a szokásos gázkazántól. Fő elemei a következők:

• égőkamra égővel, üzemanyag-ellátó rendszerrel és ventilátorral a levegő szivattyúzására;
• 1. számú hőcserélő (elsődleges hőcserélő);
• kamra a gáz-gőzkeverék további hűtésére a lehető legközelebbi hőmérsékletre 56-57 ° C-ra;
• 2. számú hőcserélő (kondenzációs hőcserélő);
• kondenzátum-gyűjtő tartály;
• kémény a hideg füstgázok eltávolításához;
• szivattyú a víz keringetéséhez a rendszerben.

Az égéskamrához kapcsolt primer hőcserélőben a keletkező gázokat a harmatpont felett lényeges hőmérsékletre hűtjük (valójában ez néz ki a hagyományos konvekciós gázkazánokból). Ezután a füstgázkeveréket egy kondenzációs hőcserélőbe kényszerítik, ahol a harmatpont alatti, azaz 56 ° C alatti hőmérsékletre hűtik. Ebben az esetben a hőcserélő falán kondenzálódik a vízgőz, "az utolsó". A kondenzátumot egy speciális tartályba gyűjtik, ahonnan lefolyik a csatornába.

A víz, amely hűtőfolyadékként működik, a gőz-gáz keverék mozgásával ellentétes irányba mozog. A hideg vizet (visszatérő víz a fűtési rendszerből) előmelegítik egy kondenzációs hőcserélőben. Ezután belép a primer hőcserélőbe, ahol felmelegíti a felhasználó által megadott magasabb hőmérsékletre.

Kondenzátum - sajnos nem tiszta víz, mint sokan hiszik, hanem híg szervetlen savak keveréke. A savak koncentrációja a kondenzátumban alacsony, de figyelembe véve azt a tényt, hogy a rendszer hőmérséklete mindig megemelkedik, agresszív folyadéknak tekinthető. Éppen ezért az ilyen kazánok (és elsősorban kondenzációs hőcserélők) gyártásában saválló anyagokat használnak - rozsdamentes acélt vagy sziluminot (alumínium-szilícium ötvözet). A hőcserélőt általában öntött anyagból készítik, mivel a hegesztések érzékeny helyek - itt kezdődik az anyag korróziós pusztulásának folyamata.

A gőzt pontosan a kondenzációs hőcserélőn kell kondenzálni. Minden, ami továbbhaladt a kéménybe, egyrészt elveszik a fűtéshez, másrészt pusztító hatással van a kémény anyagára. Ez utóbbi ok miatt a kémény saválló rozsdamentes acélból vagy műanyagból készül, és annak vízszintes szakaszaira enyhe lejtőt adnak, hogy a kéménybe eső csekély mennyiségű gőz kondenzációja során képződött víz visszafolyjon a kazánba. Figyelembe kell venni, hogy a kondenzátort elhagyó füstgázok nagyon lehűlnek, és minden, ami a kazánban nem kondenzálódott, szükségszerűen kondenzálódik a kéményben is.

A nap különböző óráiban eltérő mennyiségű hő szükséges a fűtőkazánból, amelyet égővel lehet szabályozni. A kondenzációs kazán égője modulálható, azaz működés közben zökkenőmentes teljesítményváltoztatás lehetőségével, vagy nem szimulált - rögzített teljesítmény mellett. Az utóbbi esetben a kazán az égő bekapcsolásának gyakoriságának megváltoztatásával alkalmazkodik a tulajdonos igényeihez. A magánházak fűtésére tervezett modern kazánokon szimulált égők vannak felszerelve.

Reméljük, hogy általános elképzelésed van arról, hogy mi a kondenzációs kazán, hogyan épül fel és milyen elven működik. Valószínűleg azonban ez az információ nem lesz elég ahhoz, hogy megértse, vajon személyesen kell-e megvásárolnia ezeket a berendezéseket. Annak érdekében, hogy ezt a döntést meghozhassa, elmondjuk neked a kondenzációs kazán összes előnyét és hátrányát, pluszát és mínuszát, összehasonlítva a hagyományos konvekciós kazánnal.

A kondenzációs kazán előnyei

A kondenzációs kazán előnyeinek felsorolása lenyűgöző, ami végül magyarázza az ilyen típusú fűtőberendezések növekvő népszerűségét:

• Üzemanyag-takarékosság egy hagyományos konvekciós kazánhoz képest elérheti a 35% -ot.
• Kibocsátás csökkentése a hagyományos gázmodellektől a kondenzációs modellekig történő átmenetnél a becslések szerint átlagosan 70%.
• Alacsony égéstermék-hőmérséklet lehetővé teszi a műanyag kémények felszerelését, amelyek sokkal olcsóbbak, mint a klasszikus acél.
• Alacsony zaj növeli a házban lakók kényelmét.

Beszélünk részletesebben a kondenzációs kazánok felsorolt ​​előnyeiről.

Üzemanyag-fogyasztás alacsony hőmérsékletű rendszerekben történő alkalmazás esetén

Az üzemanyag-fogyasztás közvetlenül függ a berendezés teljesítményétől és a fűtőrendszerhez rendelt terheléstől. 250 m területű ház fűtéséhez² elegendő egy 28 kilovattos kondenzációs kazán, amelynek maximális gázfogyasztása 2,85 m³/ h Az azonos teljesítményű klasszikus kazán 3,25 m-t fogyaszt³/ h Feltéve, hogy a kazánt tizenkettőből hat hónapig üzemeltetik, évente mintegy 3000 rubelt fog megtakarítani. (az orosz fogyasztók számára a fő gáz jelenlegi árain). Valószínűleg nehéz ezt a megtakarítást jelentősnek hívni - ez még a kazánok éves karbantartásának költségeiben mutatkozó különbségeket sem fogja fedezni.

Vessen egy pillantást a helyzetre egy átlag európai fogyasztó szemén keresztül, aki a földgáz árának négy-ötször (vagy még ennél is többéért) fizet. A megtakarítás ebben az esetben már körülbelül 300 euró, és érdemes harcolni.

Gázfogyasztás különböző teljesítményű kondenzációs kazánokban:

Kibocsátás csökkentése

A fosszilis tüzelőanyagok égése során széndioxid képződik, amely vízzel reagálva szén-dioxidot eredményez. Ezen felül minden üzemanyagban mindig vannak kén-, foszfor-, nitrogén- és más elemek szennyeződései. Az égés során ezekből megfelelő oxidok képződnek, amelyek vízzel kombinálva savakat is termelnek.

A szokásos konvekciós kazánokban savakkal (szénsav, kénsav, salétromsav, foszforsav) összekevert vízgőz szabadul fel a légkörbe. A kondenzációs kazánoknak nincs ez a hátránya: savak maradnak a kondenzátumban. Tekintettel azonban a kondenzátum felhasználásával kapcsolatos problémákra, ennek a berendezésnek a hírhedt környezetbarát jellege megkérdőjelezhető.

Hátrányos kondenzációs kazán

A kondenzációs kazánt, annak összes előnye ellenére, nem lehet ideális fűtőberendezésnek nevezni, mivel nem hiányzik hátrányaival:

• magas ár;
• a hőcserélő magas költsége (és ennek következtében a teljes fűtési rendszer állapotának gondos ellenőrzése);
• a felhasználás nem megfelelő felhasználása magas hőmérsékletű rendszerekben;
• nehéz kondenzátum visszanyerés;
• a levegő minőségére való érzékenység.

ár

A hőenergia további százalékáért fizetni kell. Technikai szempontból a kondenzációs kazán bonyolultabb, ezért drágább. Egy ismert gyártó jó háztartási kondenzátora költsége többször meghaladja az azonos teljesítményű klasszikus egység költségét. Természetesen az ilyen berendezéseket egy évtized óta vásárolják meg, ami azt jelenti, hogy van értelme előnyben részesíteni az innovatív technológiákat, amelyek növelik a működési kényelmet.

Hagyományosan, a kondenzációs kazánok összes modelljét három árkategóriába lehet osztani - prémium, középső és turista osztályba:

1. A prémium osztályt néhány vásárló számára tervezték. A prémium kondenzációs kazánok például a német márkák modelljeit tartalmazzák. Ez a berendezés hatékony és kényelmesen működik, megfelel az európai környezetvédelmi előírásoknak, kiváló minőségű anyagokból készül. A "prémium" kazánok számos olyan hasznos funkcióval rendelkeznek, amelyek jelentősen növelik a komfortot működésük során: üzemmódok programozása (például a szobahőmérséklet minimális szinten tartása házigazdák hiányában vagy a hőmérséklet enyhe csökkentése éjjel), időjárástól függő szabályozás, intelligens interakció más hőtermelőkkel , távirányító egy speciális program segítségével egy mobiltelefonon, stb. Az egyetlen negatív a magas ár.

2. A középosztály olcsóbb termékeket tartalmaz, de kissé szerényebb fogyasztói tulajdonságokkal. Ezek gazdaságos és környezetbarát egységek, amelyek megfelelnek az összes követelménynek és nagy teljesítményt nyújtanak. Különböző funkciók széles skáláját különböztetik meg egy automatikus vezérlőrendszerrel, amely a paramétereket függetlenül megváltoztatja a helyiség hűtőfolyadékának és a levegő hőmérsékletének függvényében.

3. A turista osztály azok számára készült, akik a gazdaság kedvéért készek állni alacsonyabb szintű kényelemre. Ömlesztett áruk mindig vezetnek az értékesítésben. A vezető osztályú kondenzációs kazánok piacán a koreai és a szlovák vállalatok vezetik a vezető pozíciókat. Termékeik kétszer vagy többször olcsóbbak, mint a prémium modellek. Ennek a berendezésnek egy másik előnye, hogy alkalmazkodik az orosz üzemi feltételekhez. Az egyszerű funkcionalitású, olcsó kondenzátorok nyugodtan viselik az áramkimaradásokat és a nyomásesést, amikor a drága automatizálás nem működik.

Pénzügyi képességeinek felmérésekor figyelembe kell vennie a felszerelés és a berendezések üzembe helyezésének elkerülhetetlen költségeit, amelyek szintén nagyon-nagyon drágák.

Nem szabad elfelejteni, hogy működés közben a kondenzációs kazán gázmegtakarítást eredményez. Ez a megtakarítás annyira kísérteties, hogy a beruházás nem hamarosan megtérül. Ez azt jelenti, hogy a kondenzációs hő vásárlása előtt érdemes előzetesen felmérni: vajon a megtakarított üzemanyag költségei igazolják-e a berendezés magas árat.

Egy ilyen kazán vásárlásából csak bizonyos feltételek mellett lehet pozitív gazdasági hatást várni - ha azt egy új (olvasni „építés alatt”) házba telepítik, amelyet állandó tartózkodásra terveztek, padlófűtés szervezett alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerrel. Ráadásul a hatás nagysága közvetlenül függ az átlagos téli hőmérséklettől, azaz a ház elhelyezkedésének régiójától (az elv egyszerű: minél több hőre van szükség, annál értelmesebb egy ilyen technika).

A használt hőcserélő magas költsége

A hőcserélő műszakilag összetett és drága elem. A kudarc esetén Ön, ahogy mondják, "szálljon fel a fejlécbe". Az a pénz, amelyet egy új hőcserélő vásárlására és a cseréjéért fizetett, könnyen megvásárolhat egy azonos teljesítményű új konvekciós kazánt.

Ebből következik, hogy gondosan ellenőrizni kell a hőcserélő állapotát. Rendkívül nehéz lesz elmosni, ha eltömődött.A kondenzációs kazán felszerelésekor ellenőrizni kell a teljes fűtési rendszert - benne nem lehet rozsdás csövek és radiátorok.

A hőcserélő biztonsága a használt hűtőfolyadék minőségétől is függ. A víznek lágynak kell lennie, különben a csövek belülről gyorsan túlzsugorodnak. A rozsda jelenléte a vízben, idegen szuszpenziók, kalcium- és vassók elfogadhatatlan.

Mivel a kondenzátum savakat tartalmaz, a hőcserélőnek képesnek kell lennie ellenállni ezek hatásainak. A hőcserélők leggyakrabban sziluminból és kiváló minőségű rozsdamentes acélból készülnek. A szilumin hőcserélőt metol öntésével állítják elő. Az anyag és a gyártási technológia alacsonyabb költsége miatt ezek a hőcserélők olcsóbbak, mint a rozsdamentes acél hőcserélők. Ennek a hőcserélőnek azonban van hátránya - kevésbé ellenállnak az agresszív savas környezetnek.

A rozsdamentes acél hőcserélőket egyes alkatrészek hegesztésével állítják elő. Az ilyen hőcserélők végső költsége magasabb, mint a szilumin. Jobban ellenállnak a savas környezetnek és növelik a berendezések megbízhatóságát.

Nem megfelelő használat magas hőmérsékletű rendszerekben

A megígért, 108–110% -os hatékonyság nem mindig érhető el - az igazi érték a fűtési rendszertől függ. Két alapvetően különféle típusú fűtési rendszer létezik - magas és alacsony hőmérsékletű. Ezek különböznek a hűtőfolyadék hőmérsékleti tartományában a hőfejlesztő be- és kimenetén.

A hagyományos magas hőmérsékletű fűtési rendszerekben a bejutott víz és a visszatérő víz hőmérsékletének aránya általában 75-80 ° C és 55-60 ° C között van. A kondenzációs kazánnal ellátott rendszer csak alacsony hőmérsékleten működik, azaz ha a bemenő és a visszatérő hőmérséklet aránya 50-55 ° C és 30-35 ° C. Ez az arány ideális, ha a ház fűtését padlófűtéssel végezzük. Ellenkező esetben a szoba melegítéséhez további fűtőtesteket kell felszerelni, amelyek felhasználható felületének 2,5-3-szoros növekedése van, és amelyek célja a legfeljebb 50 ° C hűtőfolyadék hőmérséklete.

A kondenzációs kazán hatékonyságát elsősorban a hűtőfolyadék hőmérséklete határozza meg a bemeneti nyílásnál. Ez egyszerűen magyarázható: minél alacsonyabb a visszatérő körben a víz hőmérséklete, annál intenzívebb a kondenzáció. A kazán hatékonysága alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerekben (a bemeneti / kimeneti hőmérséklet körülbelül 30/50 ° C) elérheti a nagyon 108-110% -ot. Ha egy ilyen kazánt magas hőmérsékleten (60/80 ° C) működnek, akkor nincs kondenzáció, és a hatékonyság 98-99% -ra csökken - ez több, mint a hagyományos konvekciós kazánok, de kevesebb, mint lehet.

Tehát, ha azt akarja kihozni, hogy a kondenzátorból maximális előnye származik, akkor annak beépítését a ház tervezési szakaszában kell meghozni. Ha ilyen kazánt vásárol egy meglévő házhoz egy meglévő fűtési rendszerrel, ez azt jelenti, hogy az épület elkerülhetetlenül újjáépíthető egy magas hőmérsékletű radiátoros fűtési rendszer cseréjével alacsony hőmérsékleti padlófűtés rendszerrel (és egy ilyen nagyszabású javítás ismét jelentős költségeket jelent, és az egész vállalkozás gazdasági hatása elveszik).

Kondenzátum visszanyerési nehézségek

A kondenzációs kazán használata a kondenzátum ártalmatlanítását jelenti. Ezenkívül ez utóbbi jelentős mennyiségben képződik - egy liter köbméter égett gáz. Például: egy 25 kW / óra teljesítményű kazán kb. 2,8 m-t fogyaszt³ gáz, vagyis működésének mindössze egy órájában, napi kevesebb, mint 3 liter kondenzátum szabadul fel - 70 liter.

Emlékezzünk arra, hogy a kondenzátum savak oldata, ami azt jelenti, hogy a kérdés, hogy hová tegyék, egyáltalán nem működik. Jó, ha házát egy központi szennyvízcsatlakozáshoz csatlakoztatják. A szigorú európai szabványoknak megfelelően a 28 kW-ig terjedő teljesítményű kazánok sem igényelnek speciális kondenzátum-elvezetést.Feltételezzük, hogy egy ilyen mennyiségű kondenzátumot megfelelően hígítanak a háztartási szennyvízzel, hogy ne szenvedjenek a csatornába.

De mit csinálnak az öncsatornás magánházak tulajdonosai? Lehetetlen önteni egy szeptikus tartályba - a jótékony (és drága) baktériumok meghalnak. A földre történő öntés elfogadhatatlan - a talaj sósodik, és idővel semmi nem növekszik ezen a helyen. Rendkívül nehéz napi 70 liter szállítást végezni ártalmatlanítás céljából. Csak egy kiút van - gondoskodni kell a külön rendszerről, amely semlegesíti a kondenzátumban lévő savakat. Nyugaton, ahol a környezetvédelmi előírások betartásának követelményei szigorúbbak, mint a miénk, a kondenzációs kazán telepítésekor automatikusan katalizátort vásárolnak.

Érzékenység a levegő minőségére

Fontos szempont, amelyre oda kell figyelni, ha azt akarja, hogy a kazán normálisan működjön, az égéstermékek eltávolítása és az égési levegő hozzáférése.

A kondenzációs és a konvekciós kazánok közötti különbségek egy zárt égéskamra használata. A konvekciós kazánok levegőt szállítanak a helyiségből, kondenzációs kazánok az utcáról. Az elsőben a természetes levegőkeringetést (konvekciót) használják a levegő-üzemanyag keverék oxigénnel való telítésére, a másodikban egy ventilátor van felszerelve, amely a levegőt az égőbe pumpálja. Az égési termékek eltávolítását egyébként erőszakkal is végzik. A levegőtömegeket általában egy koaxiális kéményen keresztül keringtetik, amely egy cső-csőben kialakítás. A beszívott levegő a kémény külső üregén keresztül mozog, az égésből származó kipufogógáz termékek a belső terepen keresztül.

Mindezekből következik, hogy a kondenzátoroknak nagyon érzékenynek kell lenniük a beszívott levegő minőségére. Figyelemre méltó mennyiségű por jelenléte a levegőben a turbina (ventilátor) gyors elhasználódásához vezet.

A kondenzációs kazán normál működése szempontjából nagy jelentőséggel bír nemcsak a tisztaság, hanem a kültéri hőmérséklet is. Ha a rendszerbe koaxiális kéménycsövön keresztül jut levegő a rendszerbe, akkor - amint azt a gyakorlat azt mutatja - a bemeneti légcsatorna télen fagyokban lefagyhat, mivel a kipufogógázok hőmérséklete meglehetősen alacsony, és nem képesek melegíteni a kéményfalakat. Ez az üzemanyag elégetéséhez szükséges oxigénellátás csökkenéséhez és ennek következményeként a berendezés hatékonyságának csökkenéséhez vezet.

Ennek elkerülése érdekében, és nem kell periodikusan melegíteni a csöveket, hogy megszabadítsák őket a jégtől, a rendszer kiszámítását, telepítését, üzembe helyezését és konfigurálását hitelesített szerviz szakemberek végezzék el. A megadott teljesítményű kazánban az üzemanyag elégetéséhez szükséges mennyiségű levegőbevitelért felelős paraméter beállításához gázelemző készüléket használnak. Ilyen speciális felszerelés nélkül a kazánban a kívánt hatékonyság nem érhető el. Ezenkívül a szélsőséges éghajlati viszonyok között lakóknak a kondenzációs kazán felszerelésére vonatkozó döntésük során tisztázniuk kell a gyártó képviselőitől az ilyen berendezések működtetésének lehetőségét a helyi kültéri hőmérsékletek adott tartományán.