Что такое конденсационный котел

Устройство основных узлов конденсационного котла

С конструкционной точки зрения конденсационный котел не сильно, но все же отличается от обычного газового. Его основными элементами являются:

• камера сгорания, оснащенная горелкой, системой подачи топлива и вентилятором для нагнетания воздуха;
• теплообменник № 1 (первичный теплообменник);
• камера доохлождения парогазовой смеси до температуры, максимально приближенной к 56-57°C;
• теплообменник № 2 (конденсационный теплообменник);
• резервуар для сбора конденсата;
• дымоход для отведения холодных дымовых газов;
• насос, обеспечивающий циркуляцию воды в системе.

1. Дымоход.2. Расширительный бак.

3. Теплообменные поверхности.4. Модулируемая горелка.

5. Вентилятор горелки.6. Насос.7. Панель управления.

В первичном теплообменнике, сопряженном с камерой сгорания, выделяющиеся газы охлаждаются до температуры, существенно превышающей точку росы (собственно, так и выглядят обычные конвекционные газовые котлы). Затем дымовая смесь принудительно направляется к конденсационному теплообменнику, где происходит ее доохлаждение до температуры ниже точки росы, т. е. ниже 56°C. При этом водяной пар конденсируется на стенках теплообменника, «отдавая последнее». Конденсат собирается в специальном резервуаре, откуда по отводящей трубе стекает в канализацию.

Вода, выполняющая роль теплоносителя, движется в направлении, противоположном движению парогазовой смеси. Холодная вода (обратная вода системы отопления) предварительно подогревается в конденсационном теплообменнике. Затем она поступает в первичный теплообменник, где нагревается до более высокой температуры, заданной пользователем.

Конденсат – увы, не чистая водичка, как полагают многие, а смесь разбавленных неорганических кислот. Концентрация кислот в конденсате невелика, но с учетом того, что температура в системе всегда повышенная, его можно считать агрессивной жидкостью. Именно поэтому при производстве подобных котлов (и в первую очередь конденсационных теплообменников) используют кислотостойкие материалы – нержавеющую сталь или силумин (алюминиево-кремниевый сплав). Теплообменник, как правило, делают литым, поскольку сварные швы являются уязвимым местом – именно там в первую очередь начинается процесс коррозионного разрушения материала.

Конденсироваться пар должен именно на конденсационном теплообменнике. Все, что прошло дальше, в дымоход, с одной стороны, потеряно для отопления, с другой – разрушающе действует на материал дымохода. Именно в силу последней причины дымоход изготавливают из кислотостойкой нержавеющей стали или пластика, а горизонтальным его участкам придают небольшой уклон, чтобы вода, образовавшаяся при конденсации незначительных количеств пара, все же попавших в дымоход, сливалась обратно, в котел

Следует принять во внимание, что дымовые газы, выходящие из конденсатника, сильно охлаждены, и все, что не сконденсировалось в котле, обязательно сконденсируется в дымоходе

В разное время суток от отопительного котла требуется разное количество тепла, регулировать которое можно с помощью горелки. Горелка у конденсационного котла может быть либо модулируемой, т.е. с возможностью плавного изменения мощности в процессе работы, либо немоделируемой – с фиксированной мощностью. В последнем случае котел подстраивается под требования хозяина путем изменения частоты включения горелки. На большинстве современных котлов, предназначенных для отопления частных домов, устанавливают модулируемые горелки.

Итак, вы, надеемся, получили общее представление о том, что такое конденсационный котел, как он устроен и по какому принципу работает. Однако, скорее всего, этих сведений будет недостаточно для того, чтобы понять, а стоит ли лично вам приобретать подобное оборудование. Чтобы помочь вам принять то или иное решение, расскажем обо всех достоинствах и недостатках, плюсах и минусах конденсационного котла, сравнив его с традиционным конвекционным.

Каскадная схема монтажа

Если необходимо обогреть помещение большой площади (коттедж, особняк на несколько этажей, производственно помещение) используют каскадную схему монтажа. Её суть в том, что для обеспечения максимальной эффективности и экономности отопительной системы последовательно подключают несколько котлов низкой мощности. Такой приём позволяет в несколько раз повысить производительность всей системы или значительно снизить расходы на топливо. Регулировка всех приборов выполняется при помощи специального устройства, которое подключается ко всем котлам.

Каскад из конденсационных котлов – выгодное решение для больших площадей. Для управления системой подключается оборудование, в которое встроены датчики температуры и регуляторы подачи топлива. Это устройство предупреждает холостую работу котлов, выравнивает мощность, обеспечивая правильное распределение температуры в помещениях.

Перед тем как приступать к обустройству отопительной системы частного дома, следует ознакомиться с тем, что такое конденсационных газовый котёл. Выбрав для обслуживания системы это оборудование, вы обеспечите максимально эффективное и экономное функционирование отопительной системы.

Часто владельцев останавливает высокая стоимость инновационного оборудования. Но есть правильно провести расчёты, окажется, что конденсационные котлы искупят себя всего за два-три сезона. При соблюдении правил эксплуатации приборы прослужат на протяжении многих лет, обеспечивая комфорт и тепло в вашем доме.

Специфика эксплуатации

Чтобы перевести систему отопления с обычного котла на конденсационный, просто подключить к имеющимся коммуникациям новый агрегат недостаточно: кроме того, что для замены любого газового оборудования нужно взять разрешение, так ещё и сам процесс его эксплуатации потребует соблюдения некоторых правил.

Требования к системе отопления

Схема низкотемпературного отопления Поскольку для конденсации пара используется уже прошедший по трубам охлаждённый (30–50 °С) теплоноситель, работать с максимальной отдачей такие котлы будут только в низкотемпературных системах – к ним относятся тёплые полы, стеновые панели, капиллярные маты и батареи с увеличенным числом секций.

В системах, функционирующих в высокотемпературном режиме (60–80 °С), конденсационные агрегаты теряют существенную часть эффективности, до 6–8 %.

Однако говорить, что они совсем не годятся для стандартного радиаторного или лучистого отопления нельзя, ведь даже в них поддерживать слишком высокую температуру (50–55 °С) обогрева жилого дома большую часть времени просто нет необходимости – за исключением нескольких морозных недель за целый период.

Поэтому, в межсезонье конденсационник может полноценно обслуживать и стандартные системы – просто, когда наступит сильное похолодание (-25–30 °C), он перейдёт в усиленный режим работы. Процесс конденсации при этом прекратится и КПД упадёт, но всё равно он на 3–5 % будет выше, чем у конвекционных агрегатов.

Образование конденсата

Пример отвода и нейтрализации конденсата. Следующий важный нюанс, который многие пользователи отмечают как недостаток – котлу необходима ежедневная утилизация отработанного конденсата.

Количество конденсата можно определить из расчета 0,14 кг на 1 кВт/ч. Так, например, агрегат мощностью 24 кВт, который в среднем работает с нагрузкой 40–50 % (благодаря точной регулировке параметров, исходя из погодных условий, может задействоваться и меньшая часть ресурса), выделяет около 32–40 л в сутки.

• центральная (поселковая, городская) канализация – конденсат можно просто сливать, при условии, что его разбавили в пропорции минимум 10:1, а лучше 25:1;
• локальная очистительная станция (ЛОС) и септик – конденсат предварительно должен проходить через процедуру нейтрализации кислоты в особом резервуаре.

Наполнителем для нейтрализатора, как правило, служит мелкая минеральная крошка совокупным весом от 5 до 40 кг. Менять её придётся вручную каждые 1–2 месяца. Также есть модели со встроенными нейтрализаторами, попадая в которые, конденсат автоматически ощелачивается и самотёком отводится в канализацию.

Пример применения компактного нейтрализатора при производстве небольшого к-ва конденсата.

Дымоход

Для удаления продуктов сгорания на конденсационные котлы устанавливают облегчённые дымоходы, не требующие строительства более традиционного аналога. Обычно под понятием «облегчённые» подразумеваются коаксиальные дымоходы – объединены в конструкцию по принципу «труба-в-трубе».

Коаксиальный дымоход одновременно используется как для выброса дыма (через внутреннюю трубу), так и для подачи воздуха (через пространство между внутренней и внешней трубой). За счёт такой конструкции он не забирает кислород из помещения, а также повышает КПД котла, т. к. воздух подогревается ещё до поступления на горелку.

Монтаж такого дымохода относительно прост: единственная сложность – необходимость размещения под небольшим углом (3–5 °) к улице. Это делается для того, чтобы весь скапливающийся на стенках внутренней трубы конденсат не попадал обратно в камеру сгорания и на первичный теплообменник котла, многократно снижая срок службы уязвимых к кислотности агрегатов.

Дымоходные трубы для конденсационных агрегатов изготавливаются из лёгких антикоррозийных материалов – нержавеющей стали и жёстких полимеров (пластика): при низких температурах отработанного газа они не деформируются, не плавятся, а также не выделяют в атмосферу каких-либо загрязняющих веществ.

Принцип работы конденсационных котлов

Давайте рассмотрим принцип работы конденсационного газового котла и узнаем, за счет чего он получает дополнительную энергию. Мы уже говорили, что здесь используется принцип конденсации влаги из продуктов сгорания. Если взяться за дымоходную трубу, то мы обнаружим, что она теплая, а в некоторых случаях даже горячая (все зависит от эффективности оборудования). Именно эту тепловую энергию мы и можем отобрать в отопительную систему.

Работает конденсационный котел следующим образом:

Именно наличие второго теплообменника, в котором горячий пар конденсируется и отдает оставшуюся энергию, обуславливает такой высокий КПД всей системы.

• Газовая горелка выделяет тепловую энергию, которая поглощается основным теплообменником;
• Продукты сгорания поступают в конденсационный теплообменник большой площади;
• Проходящий через конденсационный обменник холодный теплоноситель вызывает образование конденсата, забирая тепловую энергию из водяного пара;
• После этого теплоноситель поступает в основной теплообменник.

Для некоторых может остаться непонятным то, откуда вообще берется водяной пар. Ничего странного здесь нет – он образуется в результате сгорания природного газа. Если мы внимательно посмотрим на химическую формулу протекающей здесь реакции, то мы увидим в ее результатах два основных компонента – это водяной пар и углекислый газ. Именно пар и содержит необходимую нам тепловую энергию.

Конденсационный котел отличается повышенным КПД. Это становится возможным за счет более полного отбора тепла из продуктов сгорания. Производители утверждают, что КПД составляет до 115%, но против законов физики не пойдешь – нельзя получить больше энергии, чем ее затрачено. И столь высокий КПД – это всего лишь маркетинговая уловка, нацеленная на увеличение продаж. В действительности же КПД достигает 98%.

Создавая конденсационный котел, разработчики сделали все возможное, чтобы оборудование получилось экономичным и энергоэффективным. Но эффективность напрямую зависит от температуры теплоносителя в обратной трубе. Чем она ниже, тем лучше, оптимальный показатель – от +30 до +40 градусов. Если же температура будет высокой, никакой конденсации не будет – тепло улетит в атмосферу, а КПД упадет. Поэтому теплоноситель сначала поступает в конденсационный, и лишь потом в основной теплообменник.

Иными словами, для того чтобы можно было экономить на газовом топливе за счет высокого КПД, необходимо создать отопительную систему со сравнительно низкой температурой теплоносителя – оптимальным соотношением станет +30 градусов на обратной трубе и +50 на подающей.

Суть процесса

Идея заключается в следующих постулатах:

• газ – неоднородный источник тепла, в своём составе он имеет и водяной пар;
• оказывается, при сжигании газа мы выбрасываем наружу не только продукты сгорания, но и этот самый пар;
• и возникает идея – а почему бы этот пар не конденсировать и получающуюся горячую воду тоже не использовать для нагрева теплоносителя в системе отопления.

Так и было сделано – на свет появились новейшие газовые отопительные котлы конденсационного типа. Котлы, так широко завоёвывающие популярность, что по статистике более 30% всех газовых котлов в Германии именно компенсационные.

Конденсационные газовые котлы отопления имеют очень много всевозможных модификаций, а, учитывая их популярность, модификации часто связаны и с дизайном корпусов таких котлов

Родившись в пору, когда на создаваемые в мире изделия стали предъявляться повышенные требования с точки зрения дизайна, конденсационные котлы разрабатываются с упором и на эту характеристику – все они страшно привлекательно выглядят.

Ну, а то, что скрывается внутри, благодаря такой «двойной очистке» газа и позволяет достичь реального расчётного КПД от 105 до 110%. Другими словами, конденсационные котлы, по сути процесса работы, являются двухконтурными.

Преимущества конденсационных котлов

Среди преимуществ бытовых газовых котлов отопления следующие:

у них максимальный КПД из всех возможных устройств аналогичного назначения – а, значит, вы имеете возможность уменьшить потребление газа при тех же калориях выработанной энергии; по статистике, потребление газа у конденсационных котлов на 15-20% меньше, чем у обычных;

гораздо больший диапазон регулировки температуры теплоносителя – такая регулировка возможна на всех котлах, но работающие с газом и «попутным» паром, имеют максимальный диапазон от 30 до 85 градусов (кстати, такой максимум, как правило, нет необходимости подавать в систему, обычная температура теплоносителя в отопительных системах не превышает и 40 градусов);

меньший выход вредных веществ в атмосферу – газовая смесь сгорает в гораздо большем объёме;

инновационная технология подстегивает и конструкторов, и технологов – все конденсационные котлы изготавливаются по самых передовым технологиям, что обеспечивает им гораздо больший срок службы при тех же нагрузках.

Не составляет труда подобрать конденсационный котёл, который прекрасно впишется в любой дизайн помещения

Из недостатков

Но надо отдавать себе отчёт, что такие котлы имеют и некоторые недостатки, больше житейского плана:

самое главное – они стоят минимум в два раза дороже обычных газовых котлов; и это на сегодняшний день – главный тормоз их массового использования;

во-вторых, такие агрегаты очень привередливы к материалу, из которого сделан дымоход – необходимо использовать только высококачественный пластик и керамику;

в-третьих, требует специального расчёта системы отопления под более низкие внутренние температуры (не выше 70 градусов) – это требование уже выдвигает необходимость конденсирования пара внутри;

в-четвёртых, требуется специальный водовод для вывода наружу, как правило, в канализацию, скопившейся внутри воды (обычно, не более 30 литров в день при постоянной работе котла); тут необходимо отметить, что в той же Германии существуют ограничения на вывод подобной воды в общую канализационную систему;

в-пятых, требует наличия опытного персонала для их установки и сопровождения.

Когда инновация содержания вдруг поддерживается и инновацией формы, то получается вот такая оригинальная конструкция, тоже вполне работоспособная, а главное, всё с тем же КПД под 110%

Несмотря на то, что эти котлы изначально разрабатывать как двухконтурные, существуют и одноконтурные модели. Но самое главное, разработано несколько модификаций конденсационных котлов в зависимости от места их установки.

Конденсационные агрегаты прекрасно вписываются в любую систему отопления, они «дружат» и со всем существующим контролирующим оборудованием и с бойлерами

Существует модификации:

• напольные – самые мощные и распространённые; мощность подобных котлов может составлять 100-120 кВатт;
• настенные газовые котлы отопления – очень изящно выглядящие аппараты с мощностью в 30-40 кВатт, чего часто с лихвой и хватает.

Чаще применяется более мощные напольные конденсационные котлы, обеспечивающие большие возможности контроля своей работы

Устройство котла

Конденсационный котел – что это такое в конструкционном плане?

Основной рабочий элемент – теплообменник из нержавейки в форме змеевика. Внутри спирали расположен нагревательный элемент (горелка). В змеевик поступает теплоноситель из обратки, разогревается от горелки.

Со стороны входного патрубка, где вода самая холодная (менее 59 градусов), на стенках камеры пар конденсируется. В конденсационных моделях камера сгорания закрытого типа, т.е. воздух для горения котел забирает с улицы, и продукты сгорания в котельную не просачиваются.

• циркуляционным насосом, принудительно перегоняющим теплоноситель (располагается на обратной трубе, оснащен фильтром);
• коаксиальным дымоходом (двойная труба, для подачи воздуха и отвода дыма одновременно), подсоединена в верхней части агрегата;
• вентилятором для принудительного нагнетания воздуха на горелку;
• конденсатоотводчиком.

В схему включены приборы защиты и контроля (виды автоматики для газовых котлов отопления ). Современные модели котлов допускают возможность дистанционного управления, начиная с пультов и заканчивая СМС.

Устройство конденсационных котлов

Обычный газовый котел отличается на редкость простой конструкцией. Здесь располагается газовый узел с клапаном, соединенный с горелкой. Над всем этим нависает единственный теплообменник, отвечающий за подогрев теплоносителя до заданной температуры. За поддержку температуры отвечает механическая или электронная система управления. КПД оборудования достигает 90-92%, в зависимости от конструкции выбранного прибора и типа камеры сгорания – модели с закрытыми камерами сжигают топливо более эффективно.

Если одноконтурные газовые котлы устроены просто, то их двухконтурные «коллеги» устроены чуточку сложнее – здесь добавляются вторичный теплообменник (или ставится один битермический) и трехходовой клапан. Все эти узлы отвечают за подготовку горячей воды. Техника отличается неплохим КПД и позволяет избавиться от необходимости покупки дополнительного водонагревателя.

Конденсационные котлы устроены еще сложнее, ведь они отличаются повышенной эффективностью и высоким показателем КПД – он достигает 98%. Здесь используется технология конденсации влаги из выделяющихся продуктов сгорания. Так как в них все еще полно тепла, то их можно отобрать и пустить в систему отопления. Тем самым достигается солидная экономия топлива – в зависимости от модели и условий работы, она составляет до 10%.

Газовые конденсационные котлы включают в себя следующие узлы:

На данный момент конденсационные котлы являются самыми современными и эффективными решениями в области отопительных систем.

• Камера сгорания – открытая или закрытая. Здесь происходит сгорание поступающего топлива. Причем подавляющее большинство конденсационных агрегатов построено на основе закрытых камер, в то время как модели с открытыми камерами – единичные;
• Основной теплообменник – здесь происходит основной отбор тепловой энергии, которую уносит горячий теплоноситель;
• Конденсационный теплообменник – самая важная деталь газового конденсационного котла. Именно здесь происходит конденсация влаги с отдачей тепла в отопительную систему;
• Вторичный (или битермический) теплообменник и трехходовой клапан – эти узлы отвечают за работу контура ГВС;
• Управляющая электроника – отвечает за работу всего установленного на борту оборудования;
• Дренаж – отвечает за отвод конденсата в канализацию.

Конденсационный котел устроен сложнее, чем любой другой конвекционный агрегат. Но именно это позволяет ему по максимуму отбирать тепловую энергию из продуктов сгорания.

Сложность конденсатных котлов напрямую повлияла на их стоимость – они минимум на 30% дороже конвекционных аналогов.

Рейтинг ТОП-5 энергонезависимых газовых котлов

Рассмотрим особенности некоторых моделей энергонезависимых агрегатов:

Лемакс Премиум-12,5

Энергонезависимый напольный котел отечественного производства. Мощность агрегата — 12,5 кВт, поэтому площадь помещения не должна превышать 125 кв. м.

Модель оснащена стальным теплообменником, защитой от перегрева и контроллером подачи газа.

Основные эксплуатационные характеристики:

• КПД — 90 %;
• максимальная температура отопительной воды — 90°;
• давление в контуре отопления (макс) — до 3 Бар;
• расход природного газа — 1,5 м3/час;
• размеры (Ш-В-Г) — 416x744x491 мм;
• масса — 55 кг.

Фирма Лемакс дает длительную гарантию на свои котлы — пользователь получает техническое сопровождение в течение 3 лет.

Лемакс Премиум-20

Еще один напольный энергонезависимый газовый котел, изготовленный в Таганроге.

Его мощность составляет 20 кВт, что оптимально для большинства частных двухэтажных домов. Максимальная площадь для этого агрегата — 200 кв. м.

Параметры котла:

• КПД — 90 %;
• максимальная температура отопительной воды — 90°;
• давление в контуре отопления (макс) — до 3 Бар;
• расход природного газа — 2,4 м3/час;
• размеры (Ш-В-Г) — 556x961x470 мм;
• масса — 78 кг.

Одноконтурная конструкция предназначена для подогрева теплоносителя, но при необходимости можно подключить внешний бойлер косвенного нагрева.

Лемакс Патриот-12,5

Энергонезависимая парапетная модель из Таганрога. Котел, обладающий специфическими возможностями.

Энергонезависимый агрегат, но камера сгорания закрытого типа. Мощность котла 12,5 кВт, подходящая для обогрева 125 кв. м.

Основные технические характеристики:

• КПД — 87 %;
• максимальная температура отопительной воды — 80°;
• давление в контуре отопления (макс) — до 2 Бар;
• расход природного газа — 0,75 м3/час;
• размеры (Ш-В-Г) — 595x740x360 мм;
• масса — 50 кг.

Основным достоинством парапетных котлов является низкий расход топлива — почти вдвое меньше по сравнению с обычными моделями.

Siberia 11

Продукция ростовских изготовителей теплотехники. Агрегаты выпускаются в одно- и двухконтурном вариантах, что расширяет возможности выбора.

Мощность составляет 11,6 кВт, позволяя обогревать дом площадью до 125 кв. м.

Основные параметры:

• КПД — 90 %;
• максимальная температура отопительной воды — 90°;
• давление в контуре отопления (макс) — до Бар;
• расход природного газа — 1,18 м3/час;
• размеры (Ш-В-Г) — 280x850x560 мм;
• масса — 56 кг.

Ростовские агрегаты положительно оцениваются специалистами и рядовыми пользователями.

MORA-TOP SA 40 G

Чешский газовый энергонезависимый котел мощностью 35 кВт предназначен для использования в помещениях до 350 кв. м. Массивная конструкция оснащена чугунным теплообменником.

Параметры:

• КПД — 92 %;
• максимальная температура отопительной воды — 85°;
• давление в контуре отопления (макс) — до Бар;
• расход природного газа — 3,9 м3/час;
• размеры (Ш-В-Г) — 630x845x525 мм;
• масса — 151 кг.

Чугунный теплообменник имеет секционную конструкцию из 5 отделов. Имеются датчики давления и температуры.

Принцип действия

По принципу действия настенные котлы ничем не отличаются от напольных. Основным узлом является газовая горелка, совмещенная с первичным теплообменником. Она выполняет базовую функцию — нагрев теплоносителя.

Затем он под действием циркуляционного насоса выводится во вторичный теплообменник, откуда поступает в трехходовой кран.

Там горячая жидкость смешивается с некоторым количеством обратного потока, получая рабочую температуру. и поступает в отопительный контур.

Подачу воздуха на горелку обеспечивает вентилятор турбонаддува. Он же создает давление, вытесняющее дымовые газы из горелки наружу. Для этого используется собственный дымоход коаксиального типа (труба в трубе), выведенный наружу сквозь стену.

Подачу и регулировку газа обеспечивает аппаратура, в состав которой входят:

• газовый кран;
• редуктор;
• газовый клапан;
• узлы подачи и датчики контроля.

Нагрев теплоносителя, как и подготовка ГВС, производится в проточном режиме. Горячая жидкость выводится, ее замещает более холодный поток, который нагревается и так же выводится из котла в отопительный контур.

При активном использовании горячей воды у некоторых моделей наблюдается падение температуры радиаторов отопления.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
Существуют энергонезависимые котлы, работающие на более простых принципах. Они производят обычный нагрев теплоносителя, как это делает газовая плита

Никаких элементов, нуждающихся в электропитании, у них нет, что делает конструкцию примитивнее, но и надежнее.