Кондензациони гасни котлови - принцип рада, предности и недостаци

Све већи трошкови енергије гурали су научнике и инжењере да створе нову врсту генератора топлоте - кондензациони котао. Када се уграђује у систем грејања на ниским температурама, кондензатор може показати ефикасност већу од 100%. Како успевате да то постигнете? Који је принцип рада кондензационог гасног котла? Које су његове предности и недостаци? Након што прочитате наш чланак, сазнаћете о свему или готово свему.

Принцип рада кондензационог котла

Кондензациони котао је млађи брат најконвенционалнијег котла за конвекцију гаса. Принцип деловања овог последњег дела је крајње једноставан и стога разумљив чак и људима који слабо познају физику и технологију. Гориво за гасни котао, као што му име каже, је природни (главни) или течни (балон) гас. Током сагоревања плавог горива, као и било које друге органске материје, формира се угљен-диоксид и вода и ослобађа се велика количина енергије. Произведена топлота користи се за загревање расхладне течности - индустријске воде која циркулише кроз систем грејања у кући.

Ефикасност гасног конвекцијског котла је ~ 90%. Ово није тако лоше, барем веће од генератора топлоте за течна и чврста горива. Међутим, људи су увек тежили да се овај показатељ приближи што већем броју на зачасних 100%. С тим у вези поставља се питање: где иде преосталих 10%? Нажалост, одговор је прозаичан: они лете у цев. Заиста, производи сагоревања гаса који излазе из система кроз димњак се загревају на веома високу температуру (150-250 ° Ц), што значи да 10% изгубљене енергије трошимо на загревање ваздуха изван куће.

Научници и инжињери дуго траже могућност потпунијег поврата топлоте, међутим, метода за технолошко остварење њихових теоријских достигнућа пронађена је тек пре 10 година, када је створен кондензацијски котао.

Која је његова суштинска разлика од традиционалног конвекцијског генератора топлоте за гас? Завршивши главни процес сагоревања горива и преношење значајног дела топлоте која се током овог процеса ослобађа у измењивач топлоте, кондензатор доспева у изгарајуће гасове до 50-60 ° Ц, тј. до тачке у којој почиње процес кондензације. Ово је само по себи довољно да се значајно повећа ефикасност, у овом случају количина топлоте која се преноси на расхладну течност. Међутим, то није све.

На температури од 56 ° Ц - на такозваној тачки росе - вода прелази из испареног у течно стање, другим речима, водена пара се кондензује. Истовремено се ослобађа додатна енергија која се у догледно време трошила на испаравање воде и у обичним гасним котловима изгубљеним заједно са испарљивом мешавином испарења и гаса. Кондензациони котао је у стању да „покупи“ топлоту која настаје током кондензације водене паре и пренесе је у носач топлоте.

Произвођачи кондензационих генератора топлоте увек скрећу пажњу својих потенцијалних купаца на необично високу ефикасност својих уређаја - изнад 100%. Како је то могуће? У ствари, нема контрадикције с канонима класичне физике. Само у овом случају користе другачији систем намирења.

Често, оцењујући ефикасност грејних котлова, израчунавају се колики део ослобођене топлоте преноси на расхладну течност. Топлота „узета“ у уобичајеном котлу и топлота од дубоког хлађења димних гасова даће укупно 100% ефикасност.Али ако овде додамо и топлоту која се ослобађа током кондензације испарења, добићемо ~ 108-110%.

Са становишта физике, таква израчунавања нису у потпуности тачна. Приликом израчунавања ефикасности потребно је узети у обзир не ослобођену топлоту, већ укупну енергију која се ослобађа изгарањем смеше угљоводоника датог састава. Ово укључује енергију потрошену на претварање воде у плиновито стање (накнадно ослобођено током процеса кондензације).

Из тога слиједи да је коефицијент перформанси већи од 100% само лукав потез трговца који искориштавају несавршеност застарјеле формуле за израчунавање. Ипак, треба признати да кондензатор, за разлику од конвенционалног конвекцијског котла, успева да „избаци“ све или готово све из процеса сагоревања горива. Позитивни аспекти су очигледни - већа ефикасност и мања потрошња фосилних ресурса.

Уређај главних компоненти кондензацијског котла

Са структуралног становишта, кондензациони котао није пуно, али се и даље разликује од уобичајеног гасног котла. Њени главни елементи су:

• комора за сагоревање опремљена гориоником, системом за довод горива и вентилатором за испумпавање ваздуха;
• измењивач топлоте бр. 1 (примарни измењивач топлоте);
• комора за даље хлађење смеше гас-паре до температуре која је најближа 56-57 ° Ц;
• измењивач топлоте бр. 2 (кондензациони измењивач топлоте);
• резервоар за сакупљање кондензата;
• димњак за уклањање хладних димних гасова;
• пумпа за циркулацијску воду у систему.

У примарном измењивачу топлоте спојеном са комором за сагоревање, развијани гасови се хладе на температуру знатно изнад тачке росе (заправо, тако изгледају конвенционални конвекциони гасни котлови). Затим се димна смеша присилно шаље у кондензациони измењивач топлоте, где се хлади на температуру испод тачке росе, тј. Испод 56 ° Ц. У овом случају водена пара се кондензира на зидовима измјењивача топлине, „дајући посљедњу“. Кондензат се сакупља у посебном резервоару одакле се одлива низ одводну цев у канализацију.

Вода, која делује као расхладна течност, креће се у супротном смеру од кретања смеше паре и гаса. Хладна вода (повратна вода из система грејања) се загрева у кондензацијском измењивачу топлоте. Затим улази у примарни измењивач топлоте, где се загрева на вишу температуру коју одреди корисник.

Кондензат - нажалост, не чиста вода, како многи верују, већ мешавина разблажених неорганских киселина. Концентрација киселина у кондензату је мала, али узимајући у обзир чињеницу да је температура у систему увек повишена, може се сматрати агресивном течношћу. Зато се у производњи таквих котлова (и првенствено кондензационих измењивача топлоте) користе отровни материјали отпорни на киселину - нерђајући челик или силумин (алуминијум-силицијум-легуре). Измењивач топлоте се по правилу прави као ливени, јер су заваривање рањиво место - ту прво почиње процес уништавања материјала од корозије.

Паре треба кондензовати тачно на кондензацијском измењивачу топлоте. Све што је отишло даље у димњак, с једне стране, губи се за грејање, а са друге, деструктивно утиче на материјал димњака. Из овог последњег разлога димњак је израђен од нехрђајућег челика или пластике отпорне на киселину, а њени хоризонтални пресеци дају се благи нагиб, тако да се вода која настаје током кондензације незнатне количине паре, која ипак падне у димњак, одведе назад у котао. Треба узети у обзир да су димни гасови који излазе из кондензатора веома охлађени, а све што се не кондензира у котлу, нужно ће се кондензовати у димњаку.

У различито доба дана потребна је различита количина топлоте од котла за грејање, што се може регулисати помоћу горионика. Горионик на кондензацијском котлу може бити или модулиран, тј. са могућношћу глатке промене снаге током рада или не-симулиране - са фиксном снагом. У последњем случају, котао се прилагођава захтевима власника мењајући фреквенцију укључивања горионика. На већини модерних котлова намењених грејању приватних кућа уграђени су симулирани горионици.

Дакле, надамо се да сте стекли генералну представу о томе шта је кондензациони котао, како је изграђен и по ком принципу делује. Међутим, највероватније, ове информације неће бити довољне да бисте схватили да ли лично требате да купите такву опрему. Да бисмо вам помогли да донесете ову или ону одлуку, рећи ћемо вам о свим предностима и недостацима, плусима и минусима кондензацијског котла, упоређујући га са традиционалним конвекцијским.

Предности кондензацијског котла

Листа предности кондензацијског котла је импресивна, што у коначници објашњава растућу популарност ове врсте грејне опреме:

• Економичност горива у поређењу са конвенционалним конвекцијским котлом може достићи 35%.
• Смањење емисија у прелазу са традиционалних модела гаса на кондензационе моделе, процењује се на просечно 70%.
• Ниска температура димних гасова омогућава уградњу пластичних димњака који су много јефтинији од класичних челика.
• Слаба бука повећава ниво комфора људи који живе у кући.

Хајде да детаљније разговарамо о неким од наведених предности кондензацијских бојлера.

Потрошња горива када се користи у системима са ниским температурама

Потрошња горива директно зависи од снаге опреме и оптерећења додељеног систему грејања. За грејање куће површине 250 м² биће довољан кондензациони котао од 28 киловата са максималном потрошњом гаса 2,85 м³/ х Класични котао исте снаге ће потрошити 3,25 м³/ х Под условом да бојлер ради шест месеци од дванаест, уштедећете око 3000 рубаља годишње. (по постојећим ценама главног гаса за руске потрошаче). Такву уштеду је вероватно тешко назвати значајном - чак неће покрити разлике у трошковима годишњег одржавања котлова.

Али погледајмо ситуацију кроз очи просечног европског потрошача, који кошта четири до пет (или чак више) пута више од цене природног гаса. Количина уштеде у овом случају је већ око 300 евра, и за то се вреди борити.

Потрошња гаса у кондензационим бојлерима различитих капацитета:

Смањење емисија

За време сагоревања фосилних горива ствара се угљен-диоксид који, када реагује са водом, даје угљендиоксид. Поред тога, у било којем гориву увек су нечистоће сумпора, фосфора, азота и неких других елемената. У процесу сагоревања из њих се стварају одговарајући оксиди, који у комбинацији са водом стварају и киселине.

У конвенционалним конвекцијским бојлерима водена пара са додатком киселина (угљеничне, сумпорне, азотне, фосфорне) испушта се у атмосферу. Кондензациони котлови немају овај недостатак: киселине остају у кондензату. Међутим, с обзиром на проблеме са коришћењем кондензата, озлоглашеност околине ове опреме може се довести у питање.

Потрошава кондензациони котао

Због свих својих предности кондензацијски котао не може бити назван идеалном опремом за грејање, јер нема недостатака:

• висока цена;
• високе цијене измјењивача топлине (и, као посљедица тога, потреба да се пажљиво надгледа стање читавог система гријања);
• непримјереност употребе у системима високих температура;
• потешкоће сакупљања кондензата;
• осетљивост на квалитет ваздуха.

Цена

За додатни проценат топлотне енергије морате да платите. Технички је кондензациони бојлер сложенији и самим тим и скупљи. Цијена доброг кућног кондензатора познатог произвођача је неколико пута већа од цијене класичне јединице исте снаге. Наравно, таква се опрема купује дуже од једне деценије, што значи да има смисла давати предност иновативним технологијама које повећавају комфор рада.

Уобичајено, сви модели кондензационих котлова могу се поделити у три ценовне категорије - премиум, средњи и економски разред:

1. Премиум класа је дизајнирана за неколико купаца. Премиум кондензациони котлови укључују, на пример, моделе немачких марки. Ова опрема је ефикасна у раду и практична у раду, испуњава европске еколошке стандарде, израђена је од висококвалитетних материјала. "Премиум" котлови имају много корисних функција које значајно повећавају ниво комфора током њиховог рада: програмирање режима рада (на пример, одржавање собне температуре на минималном нивоу у одсуству домаћина или незнатно снижење температуре ноћу), временски зависна регулација, интелигентна интеракција са другим генераторима топлоте , даљинско управљање помоћу посебног програма на мобилном телефону итд. Једина негација је висока цена.

2. Средња класа укључује јефтинију робу, али са нешто скромнијим потрошачким особинама. То су економичне и еколошки прихватљиве јединице које испуњавају све захтеве и пружају високе перформансе. Одликује их широк спектар функција, опремљен аутоматским управљачким системом који независно мијења параметре у зависности од температуре расхладне течности и ваздуха у просторији.

3. Економска класа дизајнирана је за оне који су због економичности спремни да ставе на нижи ниво комфора. Распрострањена роба увек води у продаји. Водеће позиције на тржишту кондензацијских котлова економске класе припадају корејским и словачким компанијама. Њихови производи су два или више пута јефтинији од премиум модела. Још једна предност ове опреме је њена прилагодљивост руским радним условима. Јефтини кондензатори једноставне функционалности мирно подносе прекиде напајања и пад притиска када скупа аутоматизација престане да ради.

Процењујући ваше финансијске могућности, морате узети у обзир неизбежне трошкове уградње и пуштања у рад опреме, који ће вас такође коштати врло, веома скупо.

Не треба заборавити да током рада кондензациони котао омогућава уштеду гаса. Међутим, та је уштеда тако сабласна да се инвестиција неће ускоро исплатити. То значи да пре куповине топлоте за кондензацију вреди извршити прелиминарну процену: да ли ће цена уштеденог горива оправдати високу цену опреме.

Позитиван економски ефекат од куповине таквог котла треба очекивати само под одређеним условима - ако је инсталиран у новој (читај „у изградњи“) кући намењеној сталном боравку, са организованим нискотемпературним системом грејања подног грејања. Штавише, јачина учинка директно зависи од просечне зимске температуре, тј. Од подручја у коме се налази кућа (принцип је једноставан: што је више топлоте потребно, више смисла има у таквој техници).

Висока цена коришћеног измењивача топлоте

Измењивач топлоте је технички сложен и скуп елемент. У случају да пропадне, ви се, како кажу, "ставите у стопу". За новац који потрошите за куповину новог измењивача топлоте и плаћање посла који је заменио, лако бисте могли да купите нови конвекциони котао истог капацитета.

Из овога произилази да је потребно пажљиво надгледати стање измењивача топлоте. Било би изузетно тешко испрати га када се зачепи.Када инсталирате кондензацијски котао, потребно је извршити ревизију целог система грејања - у њему не смеју бити захрђале цеви и радијатори.

Сигурност измењивача топлоте такође зависи од квалитета коришћене расхладне течности. Вода треба да буде мека, јер ће се у супротном цеви изнутра брзо обрасти од смећа. Присуство рђе у води, стране суспензије, соли калцијума и гвожђа је неприхватљиво.

Пошто кондензат садржи киселине, измењивач топлоте мора бити у стању да издржи њихове ефекте. Најчешће, измјењивачи топлоте израђени су од силумина и висококвалитетног нехрђајућег челика. Силумин измењивач топлоте производи се ливењем метола. Због нижих трошкова материјала и технологије производње, ови измењивачи топлоте су јефтинији од измењивача топлоте од нехрђајућег челика. Но, недостају ови измењивачи топлоте - мање су отпорни на агресивна кисела окружења.

Измењивачи топлоте од нехрђајућег челика производе се заваривањем појединих делова. Коначна цена таквих измењивача топлоте је већа од силумина. Међутим, боље одолијевају киселој средини и додају поузданост у опрему.

Непримјерена употреба у системима високих температура

Обећана ефикасност од 108-110% се не може увек постићи - стварна вредност зависи од система грејања. Постоје два суштински различита типа система грејања - високе и ниске температуре. Разликују се у температурном опсегу расхладне течности на улазу и излазу генератора топлоте.

У конвенционалним системима грејања на високим температурама однос температуре доведене воде и повратне воде је обично 75-80 ° Ц до 55-60 ° Ц. Систем са кондензацијским котлом је ефикасан само у режиму ниских температура, тј. када је однос доводне и повратне температуре 50-55 ° Ц до 30-35 ° Ц. Овај омјер је идеалан ако се гријање куће врши подним гријањем. У супротном, за загревање просторије биће потребно уградити додатне радијаторе са 2,5-3 пута повећањем корисне површине, предвиђене за температуру расхладне течности која није виша од 50 ° Ц.

Учинковитост кондензацијског котла одређује се првенствено температуром расхладне течности на улазу. То се објашњава једноставно: што је нижа температура воде у повратном кругу, интензивнија је кондензација. Ефикасност котла у нискотемпературном систему грејања (температура довода / излаза је отприлике 30/50 ° Ц) може достићи оних 108-110%. Ако се направи такав котао у високотемпературном систему (60/80 ° Ц), кондензација неће бити, а ефикасност ће пасти на 98-99% - то је више од конвенционалних конвекцијских котла, али мање него што може бити.

Дакле, ако желите извући максималну корист из кондензатора, одлука о његовом инсталирању мора се донијети у фази пројектирања куће. Ако купите такав котао за постојећу кућу са постојећим системом грејања, то значи неизбежну реконструкцију зграде заменом високотемпературног радијаторског грејног система са нискотемпературним системом подног грејања (а таква велика обнова је опет значајан трошак, а економски ефекат целог подухвата је изгубљен).

Потешкоће са обнављањем кондензата

Употреба кондензационог котла укључује одлагање кондензата. Штавише, последњи се формира у знатним количинама - литру кубног метра сагорелог гаса. На пример: бојлер капацитета 25 кВ на сат троши око 2,8 м³ гаса, тј. за само сат времена свог рада отпустиће се нешто мање од 3 литре кондензата, дневно - 70 литара.

Подсјетимо да је кондензат отопина киселина, што значи да питање гдје га ставити не иде у празном ходу. Добро је ако је ваша кућа повезана са централизованим канализационим системом. Чак и према строгим европским стандардима, котлови капацитета до 28 кВ не захтевају посебно одлагање кондензата.Претпоставља се да је таква количина кондензата довољно разблажена кућном отпадном водом да не би наштетила канализационим цевима.

Али шта раде власници приватних кућа са аутономном канализацијом? Немогуће је сипати у септичку јаму - корисне (и скупе) бактерије ће умрети. Изливање на земљу је неприхватљиво - дешаваће се заслањивање тла, а с временом ништа неће расти на овом месту. Изузетно је тешко транспортовати 70 литара дневно за одлагање. Постоји само један излаз - да обезбеди свој посебан систем за неутрализацију киселина садржаних у кондензату. На западу, где су захтеви за усклађеност са еколошким стандардима строжији од наших, катализатор се аутоматски купује када се угради кондензациони котао.

Осетљивост на квалитет ваздуха

Важна тачка на коју бисте требали обратити пажњу ако желите да котао нормално функционише је уклањање производа за сагоревање и приступ ваздуху за сагоревање.

Једна од разлика између кондензационих и конвекцијских котлова је употреба затворене коморе за сагоревање. Конвекцијски котлови узимају зрак из просторије, кондензацијски котлови са улице. У првом, природна циркулација ваздуха (конвекција) користи се за засићење смеше ваздуха и горива кисеоником, а у другом је обезбеђен вентилатор који пумпа ваздух у горионик. Успут, уклањање производа сагоревања у њима такође се спроводи насилно. Зрачне масе се у правилу циркулишу коаксијалним димњаком, који је конструкција цев у цев. Улазни ваздух креће се кроз спољну шупљину димњака, а издувни производи сагоревања - кроз унутрашњу.

Из свега овога произилази да кондензатори морају бити веома осетљиви на квалитет усисног ваздуха. Присуство приметне количине прашине у ваздуху доводи до брзог трошења турбине (вентилатора).

Од великог значаја за нормално функционисање кондензационог котла није само чистоћа, већ и спољна температура. Ако ваздух улази у систем кроз коаксијалну димњачку цев, тада, као што показује пракса, улазни ваздушни канал зими, у мразима, може да се смрзне, јер је температура испушних димних гасова прилично ниска и они нису у стању да загреју зидове димњака. То доводи до смањења довода кисеоника неопходног за сагоревање горива, и, као последица тога, до смањења ефикасности опреме.

Да се ​​то не би десило и да не морате повремено да загревате цеви да бисте их ослободили леда, прорачун система, његову инсталацију, покретање и конфигурацију треба да обаве овлашћени сервисери. Да би подесили параметар одговоран за унос ваздуха у количини која је потребна за сагоревање горива у котлу одређене снаге, користе се анализатор гаса. Без такве посебне опреме не може се постићи потребна ефикасност котла. Поред тога, становници подручја са тешким климатским условима, који одлучују о уградњи кондензационог котла, требало би да затраже појашњење од произвођача произвођача о могућности коришћења такве опреме у датом распону локалних спољних температура.