Что отличает конденсационный котел от обычного, так это конструкция горелки и теплообменника (фото BUDERUS)
Отопление дома, благодаря конденсационным газовым котлам, является более экономичным. Простота восстановления тепла конденсации в газовых котлах делает модели конденсации на рынке доминирующими. Хотя они дороже, чем обычные, они постепенно вытесняют их, потому что они потребляют меньше топлива.
Строительство и эксплуатация газовых конденсационных котлов
Благодаря рекуперации тепла из пара эксплуатационные расходы газовых конденсационных котлов снижаются на 10-20% (до 50% по сравнению с очень старыми котлами), а также количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу.
В статье мы представляем, как работают газовые конденсационные котлы и чем они отличаются от обычных.
Низкая температура - важный фактор в работе газового котла
Для образования конденсата выхлопные газы, образующиеся при сгорании топлива, должны быть охлаждены до так называемой температуры точки росы. Они охлаждаются теплоносителем, циркулирующим в системе центрального отопления (вода), протекающим через теплообменник котла. Поэтому температура этого фактора не должна превышать значение, которое можно прочитать на графике рядом. Чтобы конденсация происходила на протяжении всей работы газового котла (для природного газа), температура воды, возвращаемой к нему из установки во время работы с максимальной мощностью нагрева, не должна превышать 54 ° С.
Нет проблем, когда котел запитывает систему подогрева пола, потому что она всегда спроектирована так, чтобы температура теплоносителя была относительно низкой - ниже 55 ° C. Поэтому конденсационные котлы лучше всего использовать для сотрудничества с теплыми полами.
В установках с конвекционными нагревателями обычно используются более высокие параметры. Предполагается, что максимальная мощность будет достигнута, например, при температурах подачи и возврата 80 и 60 ° C соответственно. Благодаря этому необходимая мощность нагрева достигается за счет использования радиаторов с относительно небольшой площадью поверхности (более низкие параметры означают необходимость установки радиаторов большего размера). Тогда конденсация в котле не происходит в течение всего его рабочего времени. Но если параметры системы радиатора не слишком высоки (например, 75/65 ° C), рекуперация скрытого тепла возможна в течение примерно 95% времени работы котла (чем мягче зима, тем дольше происходит конденсация).
Конечно, вы можете спроектировать установку с радиаторами так, чтобы конденсация также имела место, когда котел работает на максимальной мощности (когда температура снаружи составляет -20 ° C). Но из-за необходимости использовать радиаторы с большой площадью, это не всегда окупается (особенно, когда радиаторов много), потому что стоимость установки явно выше.
Самые важные элементы
Почему явление тепловыделения при конденсации не используется во всех котлах? Потому что с этим связаны технические проблемы, решение которых довольно дорого. А покупка более дорогого устройства имеет смысл только в том случае, если сумма экономии, полученная благодаря используемой технологии, компенсирует более высокую цену.
Отличия в конструкции обычного газового котла и конденсационного котла
Что необходимо для конденсации в котле?
Прежде всего, все компоненты, контактирующие с конденсатом, должны быть устойчивы к коррозии. В результате реакции воды с серой, присутствующей в дымовых газах, образуется кислота, поэтому конденсат, стекающий по стенкам теплообменника котла, является кислотным. К счастью, в газовом топливе мало серы, и защита от кислотного конденсата и их нейтрализация перед сбросом в канализационную систему не такие дорогие, как в случае отопительных котлов, не говоря уже о твердом топливе.
Теплообменники в конденсационных котлах должны обеспечивать охлаждение отработавших газов, проходящих через них, чтобы их температура падала ниже точки росы. Таким образом, они имеют достаточно большую поверхность и изготовлены из алюминиевого сплава и кремния, которые очень хорошо проводят тепло, а также устойчивы к коррозии. Другим материалом для производства теплообменников является кислотостойкая (аустенитная) сталь, обычно называемая благородной сталью. Он имеет более низкий коэффициент теплопередачи, чем алюминиевый и кремниевый сплав, но поскольку теплообменники из стального листа имеют в несколько раз более тонкие стенки, чем литой алюминиевый сплав, они могут проводить тепло как минимум так же эффективно и в то же время еще более устойчивы к коррозии.
Важно, чтобы конденсат мог свободно вытекать из стенок теплообменника, а отложения не скапливались на его поверхности, что препятствует теплообмену. Поэтому поверхность теплообменника должна быть гладкой. Обычно теплообменники обладают способностью самоочищаться, например, с помощью явления теплового расширения материала, из которого они изготовлены.
В газовом котле необходима система отвода конденсата, чтобы предотвратить их попадание в пламя горелки, так как это может помешать ее работе (поэтому конструкция горелки и теплообменника совершенно иная, чем в обычных котлах).
Производя тепловую мощность 10 кВт, конденсационный котел производит около 1 л в час (когда топливо - природный газ с высоким содержанием метана типа E). Они имеют кислую реакцию, но такое количество (менее 5% от общего количества сточных вод) не вызывает проблем при поступлении непосредственно в канализационную систему, даже когда оно поступает на бытовую очистную установку. Только когда мощность котла превышает 25 кВт, рекомендуется использовать нейтрализатор конденсата в виде небольшого резервуара, заполненного гранулами, содержащими соединения кальция или магния.
Горелки конденсационных котлов изготовлены из дорогих материалов, устойчивых к температурам 1000 ° C, которые могут достигаться пламенем, даже когда котел работает при неполной мощности. Элементом многих из них является сетка, которая светится, отдает тепло излучением. Важным параметром является диапазон модуляции мощности горелки - чем больше, тем лучше. В конденсационных котлах горелки могут работать оптимально, сжигая топливо с пониженной мощностью даже ниже 20% от максимальной. В то же время они выделяют мало вредных веществ в атмосферу, что доказывает очень эффективное использование химической энергии топлива, что приводит к высокой эффективности.
Низкая температура дымовых газов, выходящих из конденсационного котла, означает, что естественная сила плавучести, необходимая для прохождения через дымоход, недостаточна. Вот почему конденсационные котлы имеют вытяжные вентиляторы. В то же время они всасывают воздух и газ в горелку, что позволяет им тщательно перемешиваться, что является условием эффективного сгорания и, следовательно, высокой эффективности. Преимущество заключается в возможности контролировать и регулировать состав топливно-воздушной смеси путем изменения мощности вентилятора. У конденсационных котлов самого высокого класса есть система контроля присутствия окиси углерода в выхлопных газах, которая появляется только тогда, когда в горелку поступает слишком мало воздуха. В этой ситуации скорость вращения вентилятора увеличивается, поэтому сгорание всегда оптимально. Атмосферные горелки обычных котлов такой возможности не дают.
Система подачи воздуха и дымовых газов
Выхлопная система котла и подача воздуха в котел оказывают большое влияние на работу котла. Поэтому производители рекомендуют использовать заводские сборки дымовых газов, которые тестируются совместно с отдельными устройствами. Это гарантирует, что оптимальный коэффициент избытка воздуха (необходимый для полного сгорания топлива) достигается во всем рабочем диапазоне горелки. Использование нестандартной системы дымовых газов, особенно если она не выполнена в соответствии с рекомендациями производителя котла, может привести к снижению его эффективности и увеличению расхода топлива.
Из-за кислотной реакции конденсата, присутствующего в трубе дымовых газов, из-за низкой температуры дымовых газов, их выхлопная система должна быть изготовлена из материалов с высокой коррозионной стойкостью. Также важно быть нечувствительным к большим изменениям температуры и замерзанию конденсата (стенки дымохода не должны впитывать воду). Материал должен быть невоспламеняемым. Для котлов с закрытой камерой сгорания предназначены концентрические воздуховыпускные трубы (труба в трубе), которые одновременно выпускают дымовой газ (внутренняя труба) и подают воздух в горелку (внешнюю трубу). Это позволяет предварительно нагреть воздух дымовыми газами, что способствует повышению эффективности котла. В односемейных домах допустимо пропускать дымоход через наружную стену и отводить его на расстоянии 0, 5 м от нее при условии, что мощность котла не превышает 21 кВт. Если он больше, то конец кабеля должен быть над крышей.
В односемейном доме допустимо открывать дымовую трубу через наружную стену и отводить ее на 0, 5 м от нее при условии, что мощность котла не превышает 21 кВт. Если он больше, кабель должен быть проложен над крышей
Бытовая горячая вода
Газовые котлы обычно используются не только для отопления дома, но и для приготовления бытовой горячей воды. По этой причине их можно разделить на однофункциональные и двухфункциональные.
Однофункциональные котлы не имеют встроенного водонагревателя, но обычно готовятся к его подключению. У них есть электромагнитный клапан, который, переключая, направляет поток теплоносителя в установку центрального отопления или в нагреватель горячей воды. Мощность нагревателя выбирается в зависимости от потребностей и финансовых возможностей (цена увеличивается с увеличением мощности). Они для домов на одну семью обычно имеют от 80 до 300 литров. Производители предлагают их в комплектах с котлами с мощностью нагрева, адаптированной к их параметрам. Нагреватели, предназначенные для сотрудничества с установкой солнечных коллекторов, имеют большую емкость (от 200 л). Затем они оснащены двумя встроенными катушками - одна для подачи теплоносителя, поступающего от котла, другая - от коллекторов.
Комбинированные котлы оснащены встроенным водонагревателем, который в простейшем варианте проточный. Он начинает нагревать воду, когда кран открывается - только количество, которое вытекает из него. Преимущество этого решения - низкая цена. Но если нам нужно много горячей воды за короткое время (например, для наполнения ванны), производительность такого нагревателя оказывается неудовлетворительной. Это связано с мощностью нагрева котла. Только когда мощность превышает 25 кВт, поток горячей воды, выходящий из нагревателя, можно считать интенсивным. И потому что для отопления дома, который хорошо изолирован половина мощности достаточно, возникает проблема.
Слишком высокая максимальная мощность котла означает, что он работает неэффективно во время отопительного сезона. По этой причине на рынке появляется все больше и больше устройств двойного назначения, оснащенных резервуаром для хранения емкостью несколько (примерно до 100) литров, в котором хранится запас бытовой горячей воды. Тогда котел может иметь более низкую максимальную мощность, потому что вода забирается из резервуара, и котел нагревает ее даже после закрытия крана, пока температура всего его запаса, хранящегося в резервуаре, не достигнет желаемого значения. Поскольку время разогрева может быть больше, чем для котла без накопительного бака, достаточно меньшей мощности.
Котлы со встроенными резервуарами отличаются по размерам по сравнению с однофункциональными котлами со встроенным резервуаром - они занимают меньше места. Это особенно важно при установке в комнате, которая не является отдельной котельной.