Kondenserende gasskjeler - prinsippet om drift, fordeler og ulemper

De stadig økende energikostnadene har presset forskere og ingeniører til å lage en ny type varmegenerator - en kondenserende kjele. Når den er installert i et varmesystem med lav temperatur, kan kondensatoren vise en effektivitet på mer enn 100%. Hvordan klarer du å oppnå dette? Hva er prinsippet for drift av en kondenserende gasskjele? Hva er fordeler og ulemper? Etter å ha lest artikkelen vår, vil du lære om det hele eller nesten alt.

Kondensering av kjelens driftsprinsipp

Kondenserende kjele er den yngre broren til den mest konvensjonelle gasskonveksjonskjelen. Det sistnevnte handlingsprinsippet er ekstremt enkelt og derfor forståelig også for folk som er lite bevandret innen fysikk og teknologi. Drivstoffet til gasskjelen er, som navnet tilsier, naturlig (hoved) eller flytende (ballong) gass. Under forbrenningen av blått drivstoff, så vel som alt annet organisk materiale, dannes karbondioksid og vann og en stor mengde energi frigjøres. Den genererte varmen brukes til å varme opp kjølevæsken - industrielt vann som sirkulerer gjennom husets varmesystem.

Effektiviteten til en gasskonveksjonskjel er ~ 90%. Dette er ikke så ille, i det minste høyere enn for flytende og fast brenselvarmegeneratorer. Imidlertid har folk alltid forsøkt å bringe denne indikatoren så nær den dyrebare 100% som mulig. I denne forbindelse oppstår spørsmålet: hvor går de resterende 10%? Svaret er, akk, prosaisk: de flyr inn i røret. Produktene med forbrenning av gass som forlater systemet gjennom skorsteinen blir faktisk oppvarmet til en veldig høy temperatur (150-250 ° C), noe som betyr at 10% av energien vi mistet blir brukt på å varme opp luften utenfor huset.

Forskere og ingeniører har lenge lett etter muligheten for mer fullstendig varmegjenvinning, men en metode for den teknologiske utførelsesformen av deres teoretiske utvikling ble funnet bare for 10 år siden, da en kondensasjonsskjel ble opprettet.

Hva er dens grunnleggende forskjell fra en tradisjonell konveksjonsgassdrivstoffvarmegenerator? Etter å ha fullført hovedprosessen med å forbrenne drivstoff og overføre en betydelig del av varmen som frigjøres under denne prosessen til varmeveksleren, når kondensatoren forbrenningsgassene til 50-60 ° C, dvs. til det punktet hvor kondensasjonsprosessen begynner. Allerede dette er nok til å øke effektiviteten betydelig, i dette tilfellet varmemengden som overføres til kjølevæsken. Dette er imidlertid ikke alt.

Ved en temperatur på 56 ° C - ved det såkalte duggpunktet - passerer vann fra en damptilstand til en flytende tilstand, med andre ord kondenserer vanndamp. I dette tilfellet frigjøres ytterligere energi, som i god tid ble brukt på fordampning av vann og i vanlige gasskjeler som mistes sammen med den flyktige damp-gassblandingen. En kondenserende kjele er i stand til å "plukke opp" varmen som genereres under kondensasjonen av vanndamp og overføre den til varmebæreren.

Produsenter av kondensatvarmegeneratorer vekker alltid oppmerksomheten til sine potensielle kunder på den uvanlig høye effektiviteten til enhetene sine - over 100%. Hvordan er dette mulig? Det er faktisk ingen motsetning til klassisk fysikkens kanoner. Akkurat i dette tilfellet bruker de et annet oppgjørssystem.

Ofte beregner de hvor mye av den frigjorte varmen som overføres til kjølevæsken, og vurderer effektiviteten til varmekjeler. Varmen "tatt" i en konvensjonell kjele, og varmen fra dyp avkjøling av røykgassene vil gi en total virkningsgrad på 100%.Men hvis vi her også legger til varmen som frigjøres under kondensasjonen av dampen, får vi ~ 108-110%.

Fra fysisk synspunkt er ikke slike beregninger helt sanne. Ved beregning av effektiviteten er det nødvendig å ta ikke hensyn til den frigjorte varmen, men den totale energien som frigjøres under forbrenningen av en blanding av hydrokarboner med en gitt sammensetning. Dette vil omfatte energien som brukes på konvertering av vann til en gassformig tilstand (deretter frigitt under kondensasjonsprosessen).

Det følger at en ytelseskoeffisient på mer enn 100% bare er et vanskelig grep fra markedsførere som utnytter ufullkommenheten til en utdatert beregningsformel. Ikke desto mindre bør det erkjennes at kondensatoren, i motsetning til en konvensjonell konveksjonskjel, klarer å "presse" hele eller nesten alt ut av forbrenningsprosessen. De positive aspektene er åpenbare - høyere effektivitet og lavere forbruk av fossile ressurser.

Enheten til hovedkomponentene i kondenskjelen

Fra et strukturelt synspunkt er kondenskjelen ikke mye, men fremdeles forskjellig fra den vanlige gasskjelen. Hovedelementene er:

• et forbrenningskammer utstyrt med en brenner, et drivstoffforsyningssystem og en vifte for pumping av luft;
• varmeveksler nr. 1 (primær varmeveksler);
• et kammer for ytterligere avkjøling av gassdampblandingen til en temperatur så nær som mulig til 56-57 ° C;
• varmeveksler nr. 2 (kondenserende varmeveksler);
• kondensatoppsamlingstank;
• skorstein for fjerning av kalde røykgasser;
• en pumpe for sirkulerende vann i systemet.

I den primære varmeveksleren koblet til forbrenningskammeret, avkjøles de utviklede gassene til en temperatur betydelig over duggpunktet (faktisk er det slik konvensjonelle konveksjonsgasskjeler ser ut). Deretter sendes røykblandingen med kraft til kondensasjonsvarmeveksleren, hvor den avkjøles til en temperatur under duggpunktet, dvs. under 56 ° C. I dette tilfellet kondenserer vanndamp på veggene i varmeveksleren, "og gir det siste". Kondensat samles i en spesiell tank, hvorfra det renner ned avløpsrøret i kloakken.

Vann, som fungerer som kjølevæske, beveger seg i motsatt retning av bevegelsen av damp-gassblandingen. Kaldt vann (returvann fra varmesystemet) forvarmes i en kondenserende varmeveksler. Deretter går den inn i den primære varmeveksleren, hvor den varmes opp til en høyere temperatur spesifisert av brukeren.

Kondensat - akk, ikke rent vann, som mange tror, ​​men en blanding av fortynnede uorganiske syrer. Konsentrasjonen av syrer i kondensatet er lav, men tatt i betraktning det faktum at temperaturen i systemet alltid er forhøyet, kan det betraktes som en aggressiv væske. Det er derfor i fremstillingen av slike kjeler (og først og fremst kondenserende varmevekslere) brukes syrefast materiale - rustfritt stål eller silumin (aluminium-silisiumlegering). Varmeveksleren blir som regel støpt, siden sveiser er et sårbart sted - det er her prosessen med ødeleggelse av materialet begynner i utgangspunktet.

Damp skal kondenseres nøyaktig på kondenserende varmeveksler. Alt som gikk lenger inn i skorsteinen, på den ene siden, går tapt for oppvarming, og på den andre siden påvirker det ødeleggende materialet i skorsteinen. Det er av sistnevnte grunn at skorsteinen er laget av syrefast rustfritt stål eller plast, og det blir gitt en svak helling til de horisontale seksjonene slik at vannet som dannes under kondensasjonen av de ubetydelige mengder damp som likevel faller i skorsteinen, tappes tilbake i kjelen. Det bør tas i betraktning at røykgassene som forlater kondensatoren er veldig avkjølt, og alt som ikke har kondensert i kjelen, vil nødvendigvis kondenseres i skorsteinen.

På forskjellige tider av døgnet kreves det en annen mengde varme fra varmekjelen, som kan reguleres med en brenner. Brenneren ved kondenskjelen kan enten moduleres, d.v.s. med mulighet for en jevn endring i kraft under drift, eller ikke-simulert - med fast effekt. I det siste tilfellet tilpasser kjelen seg til kravene til eieren ved å endre frekvensen for å slå på brenneren. På de fleste moderne kjeler designet for oppvarming av private hus, er simulerte brennere installert.

Så vi håper du har fått en generell ide om hva en kondenserende kjele er, hvordan den er bygget og etter hvilket prinsipp den fungerer. Imidlertid vil mest sannsynlig ikke denne informasjonen være tilstrekkelig til å forstå om du personlig skal kjøpe slikt utstyr. For å hjelpe deg med å ta en eller annen beslutning, vil vi fortelle deg om alle fordeler og ulemper, plusser og minuser ved en kondenserende kjele og sammenligne den med en tradisjonell konveksjon.

Fordelene med en kondenserende kjele

Listen over fordelene med kondenserende kjele er imponerende, noe som til slutt forklarer den økende populariteten til denne typen varmeutstyr:

• Drivstofføkonomi sammenlignet med en konvensjonell konveksjonskjel kan nå 35%.
• Utslippsreduksjon i overgangen fra tradisjonelle gassmodeller til kondensasjonsmodeller, anslås den til gjennomsnittlig 70%.
• Lav røykgasstemperatur gjør det mulig å installere plast skorsteiner, som er mye billigere enn klassisk stål.
• Lav lyd øker komfortnivået til folk som bor i huset.

La oss snakke mer om noen av de nevnte fordelene med kondenserende kjeler.

Drivstofføkonomi når det brukes i lavtemperatursystemer

Drivstofforbruket avhenger direkte av kraften til utstyret og belastningen som er tilordnet varmesystemet. For oppvarming av et hus med et areal på 250 moh² en 28 kilowatt kondenserende kjele med et maksimalt gassforbruk på 2,85 m vil være nok³/ h En klassisk kjele med samme kraft vil forbruke 3,25 moh³/ h Forutsatt at kjelen brukes i seks måneder av tolv, vil du spare omtrent 3000 rubler i året. (til eksisterende priser for hovedgass for russiske forbrukere). Det er sannsynligvis vanskelig å kalle en slik besparelse betydelig - den vil ikke en gang dekke forskjellene i kostnadene ved årlig vedlikehold av kjeler.

Men la oss se på situasjonen gjennom øynene til den gjennomsnittlige europeiske forbrukeren, som koster fire til fem ganger (eller enda mer) ganger prisen på naturgass. Innsparingsbeløpet i dette tilfellet er allerede rundt 300 euro, og det er verdt å kjempe for.

Gassforbruk i kondenserende kjeler med forskjellige kapasiteter:

Utslippsreduksjon

Under forbrenning av fossilt brensel dannes karbondioksid, som når det reageres med vann, gir karbondioksid. I tillegg er det i ethvert drivstoff alltid urenheter av svovel, fosfor, nitrogen og noen andre elementer. I forbrenningsprosessen dannes tilsvarende oksider av dem, som, når de kombineres med vann, også produserer syrer.

I konvensjonelle konveksjonskjeler frigjøres vanndamp med en blanding av syrer (kullsyre, svovelsyre, salpetersyre, fosforsyre) i atmosfæren. Kondenserende kjeler har ikke denne ulempen: syrer blir liggende i kondensatet. Gitt problemene med kondensatbruk kan imidlertid den beryktede miljøvennligheten til dette utstyret stilles i tvil.

Ulemper kondenserende kjele

Kondensskjelen, for alle dens fordeler, kan ikke kalles ideelt varmeutstyr, fordi det ikke er uten ulemper:

• høy pris;
• de høye kostnadene for varmeveksleren (og som en konsekvens av dette behovet for å nøye overvåke tilstanden til hele varmesystemet);
• billig bruk av høye temperatur systemer;
• vanskeligheter med å gjenvinne kondensat;
• følsomhet for luftkvalitet.

pris

For ytterligere prosent av termisk energi må du betale. Teknisk er en kondenserende kjele mer komplisert og derfor dyrere. Kostnaden for en god husholdningskondensator fra en kjent produsent er flere ganger høyere enn kostnadene for en klassisk enhet med samme effekt. Selvfølgelig kjøpes slikt utstyr i mer enn ett tiår, noe som betyr at det er fornuftig å gi preferanse til innovative teknologier som øker driftskomforten.

Konvensjonelt kan alle modeller av kondenserende kjeler deles inn i tre priskategorier - premium, middel og økonomiklasse:

1. Premium-klassen er designet for noen få kjøpere. Premium kondenserende kjeler inkluderer for eksempel modeller av tyske merker. Dette utstyret er effektivt i drift og praktisk i drift, oppfyller europeiske miljøstandarder, laget av høykvalitetsmaterialer. "Premium" kjeler har mange nyttige funksjoner som øker komfortnivået betydelig under deres drift: programmering av driftsmodus (for eksempel å opprettholde romtemperaturen på et minimumsnivå i fravær av verter eller en svak temperaturnedgang om natten), væravhengig regulering, intelligent interaksjon med andre varmegeneratorer , fjernkontroll ved hjelp av et spesielt program på en mobiltelefon, etc. Det eneste negative er den høye prisen.

2. Middelklassen inkluderer billigere varer, men med litt mer beskjedne forbrukeregenskaper. Dette er økonomiske og miljøvennlige enheter som oppfyller alle krav og gir høy ytelse. De kjennetegnes av et bredt spekter av funksjoner, utstyrt med et automatisk kontrollsystem som uavhengig endrer parametere avhengig av temperaturen på kjølevæsken og luften i rommet.

3. Økonomiklasse er designet for de som for økonomiens skyld er klare til å stille opp med et lavere komfortnivå. Bulkvarer fører alltid til salg. De ledende stillingene i markedet for kondenserende kjeler i økonomiklasse tilhører koreanske og slovakiske selskaper. Produktene deres er to eller flere ganger billigere enn premiummodeller. En annen fordel med dette utstyret er dets tilpasningsevne til russiske driftsforhold. Rimelige kondensatorer med enkel funksjonalitet tåler rolig strømbrudd og trykkfall når dyre automatisering slutter å fungere.

Når du vurderer dine økonomiske evner, må du ta hensyn til de uunngåelige kostnadene ved installasjon og igangkjøring av utstyr, som også vil koste deg veldig, veldig dyrt.

Det må ikke glemmes at under drift gir kondenserende kjele gassbesparelser. Denne besparelsen er imidlertid så spøkelsesaktig at investeringen ikke lønner seg snart. Det betyr at før du kjøper kondensvarme, er det verdt å foreta en foreløpig vurdering: om kostnadene for det lagrede drivstoffet vil rettferdiggjøre utstyrets høye pris.

En positiv økonomisk effekt ved kjøp av en slik kjele bør bare forventes under visse betingelser - hvis den er installert i et nytt (under "under bygging") hus designet for permanent opphold med et organisert lavtemperaturvarmesystem for gulvvarme. Videre avhenger størrelsen på effekten direkte av den gjennomsnittlige vintertemperaturen, det vil si på regionen der huset ligger (prinsippet er enkelt: jo mer varme er nødvendig, jo mer fornuftig er det i en slik teknikk).

De høye kostnadene for varmeveksleren som brukes

En varmeveksler er et teknisk sammensatt og kostbart element. I tilfelle det mislykkes, kommer du, som de sier, "på hodestokken." For pengene du bruker på å kjøpe en ny varmeveksler og betale for arbeidet for å erstatte den, kan du enkelt kjøpe en ny konveksjonskjel med samme kapasitet.

Av dette følger at det er nødvendig å nøye overvåke tilstanden til varmeveksleren. Det vil være ekstremt vanskelig å skylle det når det tetter seg.Når du installerer en kondenskjele, er det nødvendig å kontrollere hele varmesystemet - det skal ikke være noen rustne rør og radiatorer i den.

Sikkerheten til varmeveksleren avhenger også av kvaliteten på kjølevæsken som brukes. Vann skal være mykt, ellers vil rørene raskt vokse over med avskum fra innsiden. Tilstedeværelsen av rust i vannet, utenlandske suspensjoner, kalsium og jernsalter er uakseptabelt.

Siden kondensatet inneholder syrer, må varmeveksleren tåle deres virkning. Oftest er varmevekslere laget av silumin og rustfritt stål av høy kvalitet. Silumin varmeveksler produseres ved støping av metol. På grunn av de lavere kostnadene for materialet og produksjonsteknologien, er disse varmevekslerne billigere enn varmevekslere av rustfritt stål. Men det er en ulempe med disse varmevekslerne - de er mindre motstandsdyktige mot aggressive sure miljøer.

Varmevekslere i rustfritt stål produseres ved sveising av enkeltdeler. Den endelige kostnaden for slike varmevekslere er høyere enn silumin. Imidlertid motstår de bedre sure miljøer og gir pålitelighet til utstyret.

Upassende bruk i høgtemperatursystemer

Den lovede effektiviteten på 108-110% kan ikke alltid oppnås - det virkelige tallet avhenger av varmesystemet. Det er to fundamentalt forskjellige typer varmesystemer - høy temperatur og lav temperatur. De avviker i temperaturområdet til kjølevæsken ved innløpet og utløpet til varmegeneratoren.

I konvensjonelle høgtemperaturvarmesystemer er forholdet mellom temperaturen på det tilførte vannet og returvannet vanligvis 75-80 ° C til 55-60 ° C. Et system med en kondenserende kjele er kun effektivt i lavtemperaturmodus, dvs. når forholdet mellom tilførsels- og returtemperaturene er 50-55 ° C til 30-35 ° C. Dette forholdet er ideelt hvis oppvarmingen av huset utføres ved bruk av gulvvarme. Ellers, for å varme opp rommet, må du installere ekstra radiatorer med 2,5-3 ganger økning i nyttig overflate, designet for en kjølevæsketemperatur på ikke høyere enn 50 ° C.

Effektiviteten til kondenserende kjele bestemmes først og fremst av temperaturen på kjølevæsken ved innløpet. Dette forklares enkelt: jo lavere temperaturen på vannet i returkretsen er, jo mer intens blir kondensasjonen. Kjeleffektiviteten i et varmesystem med lav temperatur (innløps- / utløpstemperatur er omtrent 30/50 ° C) kan nå de veldig 108-110%. Hvis en slik kjele blir gjort til å fungere i et høytemperatursystem (60/80 ° C), vil det ikke være noen kondens, og effektiviteten vil falle til 98-99% - dette er mer enn med konvensjonelle konveksjonskjeler, men mindre enn det kunne være.

Hvis du ønsker å hente ut maksimal utbytte av kondensatoren, må beslutningen om å installere den tas på designstadiet av huset. Hvis du kjøper en slik kjele til et eksisterende hus med et eksisterende varmesystem, betyr dette den uunngåelige rekonstruksjonen av bygningen med erstatning av et høytemperatur radiatorvarmesystem med et lavtemperatursystem med gulvvarme (og en slik storstilt reparasjon er igjen en betydelig kostnad, og den økonomiske effekten av hele foretaket går tapt).

Kondensatvannets vanskeligheter

Bruk av en kondenserende kjele innebærer avhending av kondensat. Dessuten dannes sistnevnte i betydelige mengder - en liter kubikkmeter brent gass. For eksempel: en kjele med en kapasitet på 25 kW per time bruker cirka 2,8 m³ gass, dvs. på bare en time etter drift, vil det bli frigjort litt mindre enn 3 liter kondensat per dag - 70 liter.

Husk at kondensat er en løsning av syrer, noe som betyr at spørsmålet om hvor du skal plassere det slett ikke er inaktiv. Det er bra hvis huset ditt er koblet til et sentralisert avløpsanlegg. Selv i henhold til strenge europeiske standarder, krever ikke kjeler med en kapasitet på opptil 28 kW spesiell kondensatdisponering.Det antas at en slik mengde kondensat er fortynnet tilstrekkelig med husholdningsavløpsvann for ikke å skade kloakkrørene.

Men hva gjør eiere av private hus med autonom kloakk? Det er umulig å helle i en septiktank - gunstige (og dyre) bakterier vil dø. Å helle på bakken er uakseptabelt - saltholding av jorden vil skje, og over tid vil ingenting vokse på dette stedet. Det er ekstremt vanskelig å transportere 70 liter daglig for avhending. Det er bare en utvei - å sørge for et eget, separat system for å nøytralisere syrene i kondensatet. I Vesten, der kravene til overholdelse av miljøstandarder er strengere enn våre, kjøpes en katalysator automatisk når en kondenserende kjele installeres.

Følsomhet for luftkvalitet

Et viktig poeng som du bør ta hensyn til hvis du vil at kjelen skal fungere normalt er fjerning av forbrenningsprodukter og tilgang til forbrenningsluft.

En av forskjellene mellom kondens- og konveksjonskjeler er bruken av et lukket forbrenningskammer. Konveksjonskjeler tar luft fra rommet, kondenskjeler fra gaten. I den første brukes naturlig luftsirkulasjon (konveksjon) for å mette luft-brenselblandingen med oksygen, og i den andre er det en vifte som pumper luft inn i brenneren. Fjerning av forbrenningsprodukter i dem utføres forresten også med kraft. Luftmasser sirkuleres som regel gjennom en koaksial skorstein, som er en rør-i-rør-konstruksjon. Inntaksluften beveger seg gjennom skorsteins ytre hulrom, forbrenningsproduktene - gjennom det indre.

Av alt dette følger at kondensatorer må være veldig følsomme for kvaliteten på inntaksluften. Tilstedeværelsen av en merkbar mengde støv i luften fører til rask slitasje av turbinen (viften).

Av stor betydning for normal funksjon av kondenskjelen er ikke bare renslighet, men også utetemperaturen. Hvis det åpnes luft inn i systemet gjennom et koaksial skorsteinsrør, kan, som praksis viser, innløpsluftkanalen om vinteren, i frost, fryse, fordi temperaturen på avgassrøykgassene er ganske lav og de ikke er i stand til å varme veggene i skorsteinen. Dette fører til en reduksjon i oksygentilførselen som er nødvendig for å brenne drivstoff, og som en konsekvens av dette, til en reduksjon i effektiviteten til utstyret.

For å forhindre at dette skjer, og du ikke trenger å varme opp rørene med jevne mellomrom for å frigjøre dem fra is, bør beregningen av systemet, installasjon, oppstart og konfigurering utføres av sertifiserte servicespesialister. For å justere parameteren som er ansvarlig for inntak av luft i den mengden som er nødvendig for å brenne drivstoff i en kjele med en gitt effekt, bruker de en gassanalysator. Uten slikt spesialutstyr kan ikke den nødvendige effektiviteten fra kjelen oppnås. I tillegg bør beboere i områder med tøffe klimatiske forhold, som bestemmer installasjonen av en kondenserende kjele, søke avklaring fra produsentens representanter om muligheten for å bruke slikt utstyr ved et gitt utvalg av lokale utetemperaturer.