Kondensering av gaspannor - principen om drift, fördelar och nackdelar

Den ständigt ökande energikostnaden har drivit forskare och ingenjörer att skapa en ny typ av värmegenerator - en kondenspanna. Vid installation i ett lågtemperaturvärmesystem kan kondensatorn visa en effektivitet på mer än 100%. Hur lyckas du uppnå detta? Vad är funktionen för en kondenserad gaspanna? Vilka är dess fördelar och nackdelar? När du har läst vår artikel kommer du att lära dig allt eller nästan allt.

Kondenseringspannans driftprincip

Kondenspannan är den yngre bror till den mest konventionella gaskonvektionspannan. Det sistnämnda handlingsprincipen är extremt enkel och därför förståelig även för människor som är välbevandrade inom fysik och teknik. Bränslet till gaspannan är, som namnet antyder, naturlig (huvud) eller kondenserad (ballong) gas. Under förbränningen av blått bränsle, liksom annat organiskt material, bildas koldioxid och vatten och en stor mängd energi frigörs. Den genererade värmen används för att värma kylvätskan - industriellt vatten som cirkulerar genom hemvärmesystemet.

Effektiviteten hos en gaskonvektionspanna är ~ 90%. Detta är inte så illa, åtminstone högre än värme-generatorer för flytande och fast bränsle. Men människor har alltid försökt att ta denna indikator så nära den omhuldade 100% som möjligt. I detta avseende uppstår frågan: vart går de återstående 10%? Svaret är tyvärr prosaiskt: de flyger in i röret. Produkterna med gasförbränning som lämnar systemet genom skorstenen värms upp till en mycket hög temperatur (150-250 ° C), vilket innebär att 10% av den energi vi förlorade spenderas på att värma luften utanför huset.

Forskare och ingenjörer har länge letat efter möjligheten till mer fullständig värmeåtervinning, men en metod för den tekniska utföringsformen av deras teoretiska utveckling hittades bara för tio år sedan, då en kondensationspanna skapades.

Vad är dess grundläggande skillnad från en traditionell konvektionsgasbränslevärmegenerator? Efter att ha slutfört huvudprocessen för att bränna bränsle och överföra en betydande del av värmen som frigörs under denna process till värmeväxlaren når kondensorn förbränningsgaserna till 50-60 ° C, d.v.s. till den punkt där kondensprocessen börjar. Redan detta är tillräckligt för att avsevärt öka effektiviteten, i detta fall mängden värme som överförs till kylvätskan. Detta är dock inte allt.

Vid en temperatur på 56 ° C - vid den så kallade daggpunkten - passerar vatten från ett ångformat till flytande tillstånd, med andra ord kondenserar vattenånga. I detta fall frigörs ytterligare energi, som i god tid spenderades på förångning av vatten och i vanliga gaspannor förlorade tillsammans med den flyktiga ånggasblandningen. En kondenspanna kan "ta upp" värmen som genereras under kondensationen av vattenånga och överföra den till värmebäraren.

Tillverkare av kondensationsvärmegeneratorer uppmärksammar alltid deras potentiella kunder på den ovanligt höga effektiviteten för deras enheter - över 100%. Hur är det möjligt? I själva verket finns det ingen motsägelse till klassisk fysikens kanoner. Bara i det här fallet använder de ett annat avvecklingssystem.

Ofta beräknar de hur mycket av den frigjorda värmen som överförs till kylvätskan genom att utvärdera effektiviteten hos värmepannorna. Värmen "tas" i en konventionell panna och värmen från djup kylning av rökgaserna ger totalt 100% effektivitet.Men om vi också lägger till värmen som frigörs under kondensationen av ångan får vi ~ 108-110%.

Ur fysikens synvinkel är sådana beräkningar inte helt sanna. Vid beräkning av effektiviteten är det nödvändigt att ta hänsyn till det frisläppta värmen utan den totala energin som frigörs under förbränningen av en blandning av kolväten med en given komposition. Detta kommer att inkludera den energi som spenderas vid omvandling av vatten till ett gasformigt tillstånd (som sedan frigörs under kondensationsprocessen).

Av detta följer att en prestationskoefficient som överstiger 100% bara är ett knepigt drag av marknadsförare som utnyttjar bristen på en föråldrad beräkningsformel. Det bör dock inses att kondensorn, till skillnad från en konventionell konvektionspanna, lyckas "pressa" hela eller nästan hela ur bränslet förbränningsprocessen. De positiva aspekterna är uppenbara - högre effektivitet och lägre konsumtion av fossila resurser.

Enheten för huvudkomponenterna i kondenspannan

Ur strukturell synvinkel är kondenspannan inte mycket, men ändå skiljer sig från den vanliga gaspannan. Dess huvudelement är:

• en förbränningskammare utrustad med en brännare, ett bränsletillförselsystem och en fläkt för pumpning av luft;
• värmeväxlare nr 1 (primär värmeväxlare);
• en kammare för ytterligare kylning av gasånga-blandningen till en temperatur så nära som möjligt till 56-57 ° C;
• värmeväxlare nr 2 (kondenserande värmeväxlare);
• kondensatuppsamlingstank;
• skorsten för avlägsnande av kalla rökgaser;
• en pump för cirkulerande vatten i systemet.

I den primära värmeväxlaren kopplad till förbränningskammaren kyls de utvecklade gaserna till en temperatur avsevärt över daggpunkten (i själva verket är det så som konventionella konvektionsgaspannor ser ut). Sedan riktas rökgasblandningen med kraft till en kondensationsvärmeväxlare, där den kyls till en temperatur under daggpunkten, dvs under 56 ° C. I detta fall kondenseras vattenånga på värmeväxlarens väggar, "ger det sista". Kondensat samlas upp i en speciell tank, varifrån det rinner ner i avloppsröret i avloppet.

Vatten, som fungerar som en kylvätska, rör sig i motsatt riktning till rörelsen hos ånggasblandningen. Kallt vatten (returvatten från värmesystemet) förvärms i en kondenserande värmeväxlare. Sedan kommer den in i den primära värmeväxlaren, där den värms upp till en högre temperatur som anges av användaren.

Kondensat - tyvärr inte rent vatten, som många tror, ​​men en blandning av utspädda oorganiska syror. Koncentrationen av syror i kondensatet är låg, men med hänsyn till det faktum att temperaturen i systemet alltid är högt kan det betraktas som en aggressiv vätska. Därför används syrabeständiga material vid tillverkning av sådana pannor (och i första hand kondenserande värmeväxlare) - rostfritt stål eller silumin (aluminium-kisellegering). Värmeväxlaren gjuts som regel gjuten, eftersom svetsar är en sårbar plats - det är här processen för korrosion förstörelse av materialet börjar i första hand.

Ångan ska kondenseras exakt på kondensvärmeväxlaren. Allt som gick längre in i skorstenen, å ena sidan, går förlorat för uppvärmning, och å andra sidan påverkar det destruktivt skorstenens material. Det är av det senare skälet att skorstenen är tillverkad av syrafast rostfritt stål eller plast, och en lätt lutning ges till dess horisontella sektioner så att vattnet som bildas under kondensen av de obetydliga mängder ånga som ändå faller i skorstenen dräneras tillbaka i pannan. Det bör beaktas att rökgaserna som lämnar kondensorn är väldigt kylda, och allt som inte har kondenserat i pannan kommer nödvändigtvis att kondenseras i skorstenen.

Vid olika tidpunkter på dagen krävs en annan mängd värme från värmepannan, som kan regleras med en brännare. Brännaren vid kondenspannan kan antingen moduleras, d.v.s. med möjlighet till en smidig förändring av effekten under drift, eller icke-simulerad - med en fast effekt. I det senare fallet anpassar sig pannan till ägarens krav genom att ändra frekvensen för att slå på brännaren. På de flesta moderna pannor designade för att värma privata hus installeras simulerade brännare.

Så vi hoppas att du har fått en allmän uppfattning om vad en kondenseringspanna är, hur den är byggd och efter vilken princip den fungerar. Men sannolikt kommer denna information inte att räcka för att förstå om du personligen ska köpa sådan utrustning. För att hjälpa dig att fatta det här eller det beslutet kommer vi att berätta om alla fördelar och nackdelar, plussar och minus med en kondenseringspanna och jämför den med en traditionell konvektionsdämpare.

Fördelarna med en kondenspanna

Listan över fördelar med kondenspannan är imponerande, vilket i slutändan förklarar den växande populariteten för denna typ av värmeutrustning:

• Bränsleekonomi jämfört med en konventionell konvektionspanna kan nå 35%.
• Utsläppsminskning vid övergången från traditionella gasmodeller till kondensmodeller beräknas den till i genomsnitt 70%.
• Låg rökgastemperatur gör det möjligt att installera plast skorstenar, som är mycket billigare än klassiskt stål.
• Lågbrus ökar komfortnivån för människor som bor i huset.

Låt oss prata mer om några av de listade fördelarna med kondenspannor.

Bränsleekonomi vid användning i lågtemperatursystem

Bränsleförbrukningen beror direkt på kraften i utrustningen och den belastning som tilldelas värmesystemet. För uppvärmning av ett hus med en yta på 250 m² en 28 kilowatt kondenspanna med en maximal gasförbrukning på 2,85 m räcker³/ h En klassisk panna med samma kraft kommer att konsumera 3,25 m³/ h Under förutsättning att pannan används i sex månader av tolv kommer du att spara cirka 3000 rubel per år. (till befintliga priser för huvudgas för ryska konsumenter). Det är förmodligen svårt att kalla en sådan besparing betydande - det täcker inte ens skillnaderna i kostnaden för årligt underhåll av pannor.

Men låt oss titta på situationen genom den genomsnittliga europeiska konsumenten som kostar fyra till fem (eller till och med mer) gånger naturgaspriset. Antalet besparingar i detta fall är redan cirka 300 euro, och det är värt att kämpa för.

Gasförbrukning i kondenspannor med olika kapacitet:

Utsläppsminskning

Under förbränningen av fossila bränslen bildas koldioxid, som, när den reageras med vatten, ger koldioxid. Dessutom finns det i alla bränslen alltid föroreningar av svavel, fosfor, kväve och vissa andra element. Vid förbränningsprocessen bildas motsvarande oxider av dem, som, i kombination med vatten, också producerar syror.

I konventionella konvektionspannor släpps vattenånga med en blandning av syror (kol, svavel, kväve, fosfor) ut i atmosfären. Kondenseringspannor har inte denna nackdel: syror kvarstår i kondensatet. Med tanke på problemen med kondensanvändning kan emellertid den ökända miljövänligheten hos denna utrustning ifrågasättas.

Nackdelar kondenspanna

Kondenspannan, för alla dess fördelar, kan inte kallas ideal uppvärmningsutrustning, eftersom den inte är utan sina nackdelar:

• högt pris;
• den höga kostnaden för värmeväxlaren (och som en följd av detta behovet av att noggrant övervaka tillståndet för hela värmesystemet);
• användbarhet i högtemperatursystem;
• svårigheter att återvinna kondensat;
• känslighet för luftkvalitet.

pris

För ytterligare procent av termisk energi måste du betala. Tekniskt sett är en kondenseringspanna mer komplicerad och därför dyrare. Kostnaden för en bra hushållskondensator från en välkänd tillverkare är flera gånger högre än kostnaden för en klassisk enhet med samma effekt. Naturligtvis köps sådan utrustning i mer än ett decennium, vilket innebär att det är vettigt att föredra innovativa tekniker som ökar driftskomforten.

Konventionellt kan alla modeller av kondenspannor delas in i tre priskategorier - premium-, medel- och ekonomiklass:

1. Premiumklassen är designad för några få köpare. Premiumkondenspannor inkluderar till exempel modeller av tyska varumärken. Denna utrustning är effektiv i drift och bekväm i drift, uppfyller europeiska miljöstandarder, tillverkade av högkvalitativa material. "Premium" -pannor har många användbara funktioner som avsevärt ökar komfortnivån under deras drift: programmering av driftsätt (till exempel att hålla rumstemperaturen på en miniminivå i frånvaro av värdar eller en liten sänkning av temperaturen på natten), väderberoende reglering, intelligent interaktion med andra värmegeneratorer , fjärrkontroll med hjälp av ett speciellt program på en mobiltelefon, etc. Det enda negativa är det höga priset.

2. Medelklassen inkluderar billigare varor, men med något mer blygsamma konsumentkvaliteter. Dessa är ekonomiska och miljövänliga enheter som uppfyller alla krav och ger hög prestanda. De kännetecknas av ett brett spektrum av funktioner, utrustade med ett automatiskt styrsystem som oberoende ändrar parametrar beroende på temperaturen på kylvätskan och luften i rummet.

3. Ekonomiklassen är utformad för dem som för ekonomins skull är redo att lägga på en lägre komfortnivå. Bulkvaror leder alltid till försäljningen. De ledande positionerna på marknaden för kondenspannor i ekonomiklass tillhör koreanska och slovakiska företag. Deras produkter är två eller flera gånger billigare än premiummodeller. En annan fördel med denna utrustning är dess anpassningsförmåga till ryska driftsförhållanden. Billiga kondensatorer med enkel funktionalitet tål lugnt strömavbrott och tryckfall när dyra automatisering slutar fungera.

Om du bedömer din ekonomiska kapacitet måste du ta hänsyn till de oundvikliga kostnaderna för installation och idrifttagning av utrustning, vilket också kommer att kosta dig mycket, mycket dyrt.

Det bör inte glömmas att under drift ger kondenspannan gasbesparing. Men besparingarna är så spöklika att investeringen inte kommer att lönas snart. Det innebär att innan du köper kondensvärme är det värt att göra en preliminär bedömning: om kostnaden för det sparade bränslet kommer att motivera det höga priset på utrustningen.

En positiv ekonomisk effekt från köp av en sådan panna bör förväntas endast under vissa förhållanden - om den är installerad i ett nytt (läs "under uppbyggnad") hus som är utformat för permanent bostad med ett organiserat lågtemperaturvärmesystem för golvvärme. Dessutom beror effekten på effekten direkt av den genomsnittliga vintertemperaturen, dvs på det område där huset är beläget (principen är enkel: ju mer värme behövs, desto mer förnuft finns det i en sådan teknik).

Den höga kostnaden för den använda värmeväxlaren

En värmeväxlare är ett tekniskt komplext och dyrt element. I händelse av att det misslyckas, kommer du, som de säger, "gå på huvudet." För pengarna som du spenderar på att köpa en ny värmeväxlare och betala för arbetet för att ersätta den, kan du enkelt köpa en ny konvektionspanna med samma kapacitet.

Av detta följer att det är nödvändigt att noggrant övervaka värmeväxlarens tillstånd. Det kommer att vara extremt svårt att skölja det när det täcks.När du installerar en kondenspanna är det nödvändigt att granska hela värmesystemet - det får inte finnas några rostiga rör och radiatorer i den.

Säkerheten för värmeväxlaren beror också på kvaliteten på det använda kylmediet. Vatten ska vara mjukt, annars kommer rören snabbt att växa över med avskum från insidan. Förekomsten av rost i vattnet, främmande suspensioner, kalcium- och järnsalter är oacceptabelt.

Eftersom kondensatet innehåller syror måste värmeväxlaren kunna motstå deras effekter. Oftast är värmeväxlare tillverkade av silumin och rostfritt stål av hög kvalitet. Silumin värmeväxlare produceras genom gjutning av metol. På grund av de lägre kostnaden för material- och produktionstekniken är dessa värmeväxlare billigare än rostfritt stålvärmeväxlare. Men det finns en nackdel med dessa värmeväxlare - de är mindre resistenta mot aggressiva sura miljöer.

Rostfritt stålvärmeväxlare produceras genom svetsning av enskilda delar. Den slutliga kostnaden för sådana värmeväxlare är högre än silumin. De motstår emellertid bättre sura miljöer och ger tillförlitlighet till utrustningen.

Olämplig användning i högtemperatursystem

Den utlovade effektiviteten på 108-110% kan inte alltid erhållas - den verkliga siffran beror på värmesystemet. Det finns två grundläggande olika typer av värmesystem - hög temperatur och låg temperatur. De skiljer sig åt i temperaturområdet för kylvätskan vid inloppet och utloppet till värmegeneratorn.

I konventionella högtemperaturuppvärmningssystem är förhållandet mellan temperaturen för det tillförda vattnet och returvattnet vanligtvis 75-80 ° C till 55-60 ° C. Ett system med en kondenspanna fungerar endast i lågtemperaturläge, d.v.s. när förhållandet mellan tillförsel- och returtemperaturerna är 50-55 ° C till 30-35 ° C. Detta förhållande är idealiskt om uppvärmningen av hemmet utförs med golvvärme. Annars, för att värma rummet, måste du installera ytterligare radiatorer med en ökning på 2,5-3 gånger i användbar ytarea, utformad för en kylvätsketemperatur på högst 50 ° C.

Effektiviteten hos kondenspannan bestäms främst av temperaturen på kylmediet vid inloppet. Detta förklaras enkelt: ju lägre temperaturen på vattnet i returkretsen är, desto intensivare blir kondensen. Panneffektiviteten i ett lågtemperaturvärmesystem (inlopps- / utloppstemperaturen är ungefär 30/50 ° C) kan uppnå de mycket 108-110%. Om en sådan panna görs att fungera i ett högtemperatursystem (60/80 ° C) kommer det inte att bli någon kondens, och effektiviteten sjunker till 98-99% - detta är mer än med konventionella konvektionspannor, men mindre än det kan vara.

Således, om du vill ta ut maximal nytta av kondensatorn, måste beslutet att installera det fattas i husets designstadium. Om du köper en sådan panna för ett befintligt hus med ett befintligt värmesystem, innebär detta en oundviklig återuppbyggnad av byggnaden med utbyte av ett högtemperatur-radiatorvärmesystem med ett lågtemperatursystem för golvvärme (och en sådan storskalig reparation är återigen en betydande kostnad, och den ekonomiska effekten av hela företaget förloras).

Kondensat svårigheter att återhämta sig

Användning av en kondenspanna innebär att kondensat bortskaffas. Den senare bildas dessutom i betydande mängder - en liter kubikmeter bränd gas. Till exempel: en panna med en kapacitet på 25 kW per timme förbrukar cirka 2,8 m³ gas, dvs på bara en timme efter dess drift kommer något mindre än 3 liter kondensat att släppas per dag - 70 liter.

Kom ihåg att kondensat är en lösning av syror, vilket betyder att frågan om var den ska placeras inte alls är tom. Det är bra om ditt hus är anslutet till ett centraliserat avloppssystem. Även enligt strikta europeiska standarder kräver inte pannor med en kapacitet på upp till 28 kW särskild kondensatförvaring.Det antas att en sådan mängd kondensat är tillräckligt utspädd med hushållsavloppsvatten för att inte skada avloppsrören.

Men vad gör ägare av privata hus med autonomt avlopp? Det är omöjligt att hälla i en septiktank - fördelaktiga (och dyra) bakterier kommer att dö. Hälla på marken är oacceptabelt - salthalning av mark kommer att ske och med tiden kommer inget att växa på denna plats. Det är extremt svårt att transportera 70 liter dagligen för bortskaffande. Det finns bara en väg ut - att tillhandahålla ditt eget separata system för att neutralisera syrorna i kondensatet. I väst, där kraven för att följa miljöstandarder är strängare än vår, köps en katalysator automatiskt när en kondenspanna installeras.

Känslighet för luftkvalitet

En viktig punkt som du bör vara uppmärksam på om du vill att din panna ska fungera normalt är avlägsnande av förbränningsprodukter och tillgång till förbränningsluft.

En av skillnaderna mellan kondensations- och konvektionspannor är användningen av en sluten förbränningskammare. Konvektionspannor tar luft från rummet, kondenspannor från gatan. I den första används naturlig luftcirkulation (konvektion) för att mätta luft-bränsleblandningen med syre, och i den andra tillhandahålls en fläkt som pumpar luft in i brännaren. Avlägsnandet av förbränningsprodukter i dem utförs förresten också med kraft. Luftmassor cirkuleras som regel genom en koaxiell skorsten, som är en rör-i-rör konstruktion. Inloppsluften rör sig genom skorstenens yttre hålighet, förbränningsprodukterna - genom det inre.

Av allt detta följer att kondensatorer måste vara mycket känsliga för insugningsluftens kvalitet. Närvaron av en märkbar mängd damm i luften leder till en snabb slitage av turbinen (fläkten).

Av stor vikt för kondenspannans normala funktion är inte bara renhet utan också utomhustemperaturen. Om luft kommer in i systemet genom ett koaxiellt skorstenrör, kan, som praxis visar, inloppsluftkanalen på vintern, i frost, frysa, eftersom temperaturen på avgasrören är ganska låg och de inte kan värma skorstenens väggar. Detta leder till en minskning av syretillförseln som är nödvändig för att bränna bränsle, och, som en följd av detta, till en minskning av utrustningens effektivitet.

För att förhindra att detta händer och du inte behöver värma rören regelbundet för att befria dem från is, bör beräkningen av systemet, installationen, uppstart och konfigurationen utföras av certifierade servicespecialister. För att justera parametern som är ansvarig för luftintag i den mängd som krävs för att bränna bränsle i en panna med en given effekt, använder de en gasanalysator. Utan sådan specialutrustning kan den erforderliga effektiviteten från pannan inte uppnås. Dessutom bör invånare i områden med svåra klimatförhållanden, när de beslutar om installation av en kondenspanna, söka klargörande från tillverkarens representanter om möjligheten att använda sådan utrustning vid ett visst område av lokala utomhustemperaturer.