Конденсационный газовый котел: специфика действия, плюсы и минусы + отличие от классических моделей

Недостатки конденсационных котлов. Основные компоненты

Естественно, как и любая другая техника, имеют конденсационные недостатки. Конденсационные котлы, недостатки:

• стоимость. Конденсационные газовые котлы в среднем на 50% дороже обычных газовых котлов;
• необходимость установки отдельного резервуара для конденсата. В этих котлах конденсат нельзя сливать в септик, потому как он сразу убьёт все бактерии в септике. Поэтому придётся установить специальный резервуар определенного объема;
• неэффективность при очень низких температурах.

Эти недостатки конденсационных газовых котлов обязательно стоить учесть перед их покупкой и установкой. Перед приобретением нужно узнать, что такое конденсационный газовый котел, принципы работы и, уже, зная все плюсы и минусы, можно сделать свой выбор либо в сторону экономичности, либо в сторону качества и эффективности.

В любой стране, имеющей четко выраженный холодный период, проблема обогрева жилья является одной из основных для обеспечения комфортных условий проживания…. Экономить энергию стремятся все: производители автомобилей, бытовой техники, окон и дверей. Инженеры работают над технологиями, способными сохранить тепло в доме,…

Энергосберегающие технологии и экономное использование с максимальной эффективностью энергоресурсов становятся все более актуальными темами. Конденсационные котлы — это результат применения последних уникальных технологий в технике используемой для отопления. Они имеют самый высокий КПД – на 15-17% выше, чем у обычных атмосферных котлов, срок службы длительнее в 2 — 3 раза, широкий диапазон мощностей (до 100 кВт и более).

Благодаря своей эффективности конденсационные котлы имеют высокую популярность в Европе, например в Германии 70% отопительных котлов составляют конденсационные.

В газовом котле прямого горения, передача тепловой энергии теплоносителю происходит путем нагрева теплообменника газовой горелкой в которой происходит процессе сгорания газа. Одним из составляющих образующихся в процессе сгорания газов, являются пары воды, которые в свою очередь появляются в результате сгорания водорода, присутствующем в природном газе. Часть водяных паров из отопительного котла вместе с дымогарными газами выходят через дымоход в атмосферу, а часть в виде конденсата отводится через конденсационную трубку дымохода (обычно в санузел).

В газовых котлах прямого горения конденсация – негативный фактор, в конденсационных котлах процесс конденсации водяных паров – главное условие на котором основана работы котла.

Устроен таким образом, что водяные пары имея температуру от 130 до 150 °C охлаждаются теплоносителем из обратной линии системы отопления до температуры ниже 57°C. Именно при такой температуре происходит конденсация воды, а скрытая тепловая энергия от процесса конденсации передается самому теплоносителю и добавляется к теплоте, полученной в результате сгорания природного газа. Как видно, для обеспечения процесса конденсации водяного пара задействуется теплоноситель обратной линии отопительной системы.

Достичь максимального КПД конденсационного котла удается при температуре в обратной линии 50 – 30 °С. В процессе конденсации образуется слегка кислая среда, 3-5 pH, поэтому материалы из которых изготовлены узлы котла, используемые в зонах увлажнения должны быть устойчивые к кислотности. В зонах высокой температуры наиболее часто используются алюминиевые сплавы и нержавеющая сталь, в области низких температур наиболее экономически эффективными являются пластмассы (например полипропилен).

Теплообменники конденсационных котлов изготовлены с использованием нержавеющей стали и алюминия, оснащены системой сбора и отвода конденсата, а также нагнетающим вентилятором со ступенчатой системой мощности. Управляя числом оборотов вентилятора достигается оптимальное соотношение воздуха и газа для процесса горения и достигать высокого КПД. Для эффективного процесса сгорания газа применяются энжекционные горелки с модуляцией пламени. Удаление продуктов горения газов происходит принудительно через коаксиальную трубу. Температура дымогарных газов составляет 40-50 °C

Положительные качества при использовании конденсационных газовых котлов

Котлы такого типа мало распространены, но имеют много преимуществ, относительно аналогов:

1. Повышенная забота об окружающей среде, экологичная работа устройства. Такой агрегат очень рационально использует газ, а наличие дополнительного теплообменника служит как фильтр. В процессе работы такие устройства не осуществляют выбросы вредных веществ в атмосферу.
2. Большой показатель экономной работы. В процентном соотношении данные котлы экономят от 20-30% газа в отличии от обыкновенных.
3. Данные агрегаты возможно совершенствовать в личных целях, устанавливать дополнительное оборудование: горелки, современные системы контроля, автоматизации. Именно такого рода котлы имеют популярность в современных экономически развитых странах.
4. По причине того, что котел охлаждает воздух до 30-40 градусов, дымоход можно делать из пластиковых труб. Они намного долговечны, не подвластны коррозии.

Газовые конвекционные котлы: что это такое и каков принцип их работы

Газовые конвекционные котлы отопления – это классическая простая конструкция, где газовая горелка сжигает газ, нагревая находящийся над ней теплообменник с теплоносителем, теплоноситель циркулирует по системе отопления и отдает тепло. По сути, это обычные, простые, всем известные газовые котлы. Они могут быть как напольными, так и настенными, одноконтурными и двухконтурными, иметь открытую или закрытую камеру сгорания.

Принцип действия классического атмосферного газового конвекционника.

Основным недостатком такой конструкции является предел эффективности. Большинство современных конвекционных котлов имеют КПД в пределах 88-92%, а модели с самым высоким КПД 93-94,5% являются не всегда оправданными с финансовой точки зрения, ведь при приросте всего в 2% они имеют гораздо более сложную конструкцию и стоят в 1,5-2 раза дороже. Но даже при столь высоких для конвекционных котлов показателях огромная часть тепла из камеры сгорания уходит через дымоход и остается незадействованной. Температура отходящих газов часто достигает 70-80-90°C.

Кроме того, малоизвестным до покупки, но неожиданным и частым недостатком во время эксплуатации является образование в дымоходе конденсата. Обычно он образуется при низкотемпературном режиме отопления, когда температура отходящих через дымоход газов падает ниже 50-60°C, особенно, если отвод газов производится через традиционный, вертикальный дымоход, при проектировании которого часто допускаются отклонения от СНиП.

На коаксиальном дымоходе, вне зависимости от температурного режима отопления, при уличной температуре ниже -15°C, часто образуется наледь, которая сужает или полностью перекрывает отвод продуктов сгорания, вследствие чего котел прекращает горение, автоматика выбивает соответствующую ошибку.

В остальном это вполне оправданная, простая, и главное – финансово доступная конструкция. Стоимость газовых котлов конвекционного типа начинается от 14-15 тыс. рублей за самые примитивные отечественные напольные модели. Лучшие в соотношении «цена-качество» и наиболее востребованные модели стоят в пределах 25-32 тыс. рублей.

Преимущества и недостатки

Преимущества	Недостатки
Более простая конструкция	Ограниченная эффективность – полученное от сжигания газа тепло аккумулируется не эффективно, достаточно большая его часть уходит в дымоход
Доступная стоимость – начиная от 14-15 тыс. руб.	Образование конденсата на стенках дымохода, что снижает срок службы металлических модулей
Наличие энергонезависимых моделей и в целом широкий выбор на любые особенности и ценовой бюджет	При отводе через коаксиальный дымоход большинство конденсата все же отводится на улицу, но при сильных морозах замерзает на оголовье, затрудняя отвод продуктов сгорания
Широкий функционал, такой же, как и у конденсационных моделей, но за гораздо меньшую цену
Простота монтажа и эксплуатации – из коммуникаций лишь обратная и подающая линии, достаточно проводить плановое обслуживание

Принцип работы конденсационного газового теплогенератора

Прежде чем мы расскажем о нюансах конденсационной технологии, отметим, что энергоэффективный, а значит комфортный и экономичный загородный дом — сбалансированное строение. Это означает, что, помимо замкнутого теплоизоляционного контура, все элементы коттеджа, включая инженерную систему, должны быть оптимально подобраны друг к другу

Поэтому так важно выбрать котёл, который хорошо сочетается с низкотемпературной отопительной системой «теплый пол», а также позволит сократить расходы на покупку энергоносителя в долгосрочной перспективе

Сергей БугаевТехнический специалист компании Ariston

В России, в отличие от европейских стран, конденсационные газовые котлы менее распространены. Помимо экологичности и большего комфорта, данный вид оборудования позволяет уменьшить затраты на отопление, т.к. такие котлы работают на 15-20% экономичнее обычных.

Если посмотреть технические характеристики конденсационных газовых котлов, то можно обратить внимание на КПД оборудования — 108-110%. Это противоречит закону сохранения энергии. В то время как, указывая КПД обычного конвекционного котла, производители пишут, что оно составляет 92-95%

Возникают вопросы: откуда появляются эти цифры, и почему конденсационный газовый котёл работает эффективнее традиционного?

В то время как, указывая КПД обычного конвекционного котла, производители пишут, что оно составляет 92-95%. Возникают вопросы: откуда появляются эти цифры, и почему конденсационный газовый котёл работает эффективнее традиционного?

Дело в том, что такой результат получается благодаря методике теплотехнического расчёта, применяемой для обычных газовых котлов, не учитывающей один важный момент испарение/конденсацию. Как известно, при сгорании топлива, например, магистрального газа (метана CH4), выделяется тепловая энергия, а также образуется углекислый газ (CO2), вода (H2O) в виде пара и ряд других химических элементов.

В обычном котле температура дымовых газов после прохождения через теплообменник может доходить до 175-200 °C.

И водяной пар в конвекционном (обычном) теплогенераторе фактически «вылетает в трубу», унося с собой в атмосферу часть теплоты (выработанной энергии). Причём величина этой «потерянной» энергии может доходить до 11%.

Чтобы повысить эффективность работы котла, надо задействовать это тепло до того, как оно уйдёт, и передать его энергию через специальный теплообменник теплоносителю. Для этого нужно охладить дымовые газы до температуры т.н. «точки росы» (около 55 °C), при которой происходит конденсация паров воды с выделением полезной теплоты. Т.е. — задействовать энергию фазового перехода для максимального использования теплотворной способности топлива.

Возвращаемся к методике расчёта. Топливо имеет низшую и высшую теплотворную способность.

• Высшая теплотворная способность топлива — это количество теплоты, выделившейся при его сгорании с учётом энергии водяного пара, содержащегося в дымовых газах.
• Низшая теплотворная способность топлива — это количество выделившейся теплоты без учёта энергии, скрытой в водяном паре.

КПД котла выражается в количестве тепловой энергии, полученной при сгорании топлива и переданной теплоносителю. Причём, указывая КПД теплогенератора, производители могут по умолчанию рассчитать его по методике с применением низшей теплотворной способности топлива. Получается, что реальный коэффициент полезного действия конвекционного теплогенератора на самом деле составляет около 82-85%, а конденсационного (помним об 11% дополнительной теплоты сгорания, которые он может «забрать» из водяного пара) – 93 – 97%.

Отсюда и появляются цифры КПД конденсационного котла, превышающие 100%. Благодаря высокому КПД такой теплогенератор расходует меньше газа, чем обычный котёл.

Сергей Бугаев

Максимальную эффективность конденсационные котлы обеспечивают, если температура обратной линии теплоносителя меньше 55 °C, а это низкотемпературные системы отопления «тёплый пол», «тёплые стены» или системы с увеличенным количеством секций радиаторов. В обычных высокотемпературных системах котёл будет работать в конденсационном режиме. Только в сильные морозы нам придётся поддерживать высокую температуру теплоносителя, в остальное время, при погодозависимом регулировании, температура теплоносителя будет ниже, и за счёт этого в год мы сэкономим 5-7%.

Максимально возможная (теоретическая) экономия энергии при использовании теплоты конденсации составляет:

• при сгорании природного газа – 11%;
• при сгорании сжиженного газа (пропан-бутан) – 9%;
• при сгорании дизельного топлива (солярки) – 6%.

Плюсы и минусы

К достоинствам конденсационных котлов следует отнести:

• высокая производительность отопительной системы;
• экономия топлива достигает 20 %;
• снижается нагрузка на все основные узлы котла, что увеличивает срок службы агрегата;
• при отсутствии необходимых условий работа не останавливается, котел функционирует как обычное устройство конвекционного типа.

Недостатками таких конструкций являются:

• для работы необходимо создать специфические условия, что возможно далеко не всегда;
• для утилизации конденсата необходимо производить специальные мероприятия — в нем содержится большое количество кислоты, поэтому сливать в канализацию запрещено;
• стоимость конденсационных агрегатов намного выше, а ремонт обойдется дороже, чем у традиционных моделей.

Недостатков мало, но они весьма существенны. Для нормальной работы конденсационного котла с радиаторной системой необходимо, чтобы разница температур на улице и в помещении не превышала 20°.

Иначе условий для конденсации водяного пара не будет. А применение теплого пола возможно и целесообразно не всегда. Эти особенности значительно ограничивают спрос на подобные конструкции.

Возможно, отсюда и берет начало попытка производителей активизировать сбыт, указывая заведомо невозможный КПД.

4 Преимущества конденсатных обогревателей

Объясняется это тем, что в этом случае применяется несколько другая формула расчетов. У температуры сгорания существует две крайние точки: высшая и низшая. Высшее значение получается из суммы низшей и температуры образования конденсата.

Полученный результат и определяет коэффициент полезного действия. Тепло, относящееся к низшему показателю, в полном объеме используется в первом теплообменнике. Тепловая энергия, получаемая путем конденсации, составляет от 8 до 11% от общего объема тепла.

Поэтому и получается окончательный результат от 108 до 111%. Конденсационные котлы имеют и ряд других преимуществ:

1. 1. Обогреватели небольшой мощности обладают небольшими размерами и не занимают много места в квартире или загородном доме.
2. 2. Расход топлива на 35% меньше, чем у обычных агрегатов.
3. 3. Котел можно подобрать точно под расчетные параметры и не переплачивать за лишнюю мощность.
4. 4. Конденсатное оборудование на 70% более экологичное, чем обычные газовые котлы.
5. 5. Вместо металлических дымоходов, можно устанавливать более дешевые пластиковые трубы, так как выхлопные газы обладают низкой температурой.

Главный недостаток — это высокая цена

Необходимо продумать способ отвода конденсата из-за наличия в нем кислоты. Котел средней мощности за сутки образует около 35 литров конденсируемой жидкости. К негативному фактору можно отнести низкую температуру нагрева воздуха в помещении.

Для правильной работы котла необходимо, чтобы температура теплоносителя в обратном трубопроводе не превышала 40 °C. Поэтому если в отоплении нет системы «теплый пол», то для обогрева следует ставить дополнительные батареи. В регионах с сильными морозами конденсационные котлы для обогрева помещений будут неэффективны.

Принцип работы

Конденсационный котел работает таким образом, что первый теплообменник подогревается при сжигании горючего, а второй отбирает тепло у сгоревших газов. Стенки вторичного аппарата концентрируют пар. Но чтобы конденсатный процесс не вызывал коррозии, производители применяют отличные сплавы. Они отбираются по принципу химической стойкости.

Чтобы вторичный контур отопления собирал максимум тепла, используют такие решения, как:

• прикрепление дополнительных спиралей;
• применение внутренних частей разнообразного сечения;
• монтаж конденсирующего теплообменника на возвратном ходу нагревательной системы.

Газовые конденсационные котлы с бойлером позволяют решить проблему горячего водоснабжения даже при использовании отопительных систем, имеющих одноконтурный профиль.

Есть три основных варианта:

• встраивание бойлера в сам котел;
• добавление внешних резервуаров;
• применение бойлеров, работающих по схеме косвенного обогрева.

По статистике встраиваемый бойлер вместимостью 50 л позволяет закрыть потребности семьи из 3 или 4 человека в горячем водоснабжении на 100% без всяких затруднений. Следует учитывать, что наличие резервуара сужает выбор потребителя, нельзя вешать на стену, даже самую крепкую, конструкции объемом свыше 100 л. Бывает так, что котел изначально не оснащен бойлером — или даже оснащен, но работа его недостаточно эффективна. Решением проблемы оказывается монтаж выносных резервуаров. Совместимость с ними обеспечена практически у всех настенных газовых аппаратов.

Патрубки и насосы, обеспечивающие циркуляцию, в такой системе должны быть предназначены отдельно для отопления и для горячего водоснабжения. Общая емкость резервуара подбирается сообразно мощности котлов. Если она недостаточно велика, прогрев жидкости займет очень много времени или вовсе не выйдет на необходимую величину. Стандартный подход при заводской настройке автоматики котлов подразумевает первенство отопительного вектора. Как только теплоноситель охлаждается чрезмерно, датчик обнаруживает это и запускает подогревающий блок.

Чтобы горячая вода все время оставалась на одном и том же уровне температуры, котлы с бойлером оснащаются внутренним ТЭНом. Контроллер зависит от электрического питания и направляется автоматикой самого котла. Довольно интересный вопрос — получится ли применить бойлеры для обогрева.

Теоретически это возможно, однако есть целый ряд подводных камней.

• Большинство накопителей оснащается нагревателями всего на 1500 Вт. Этого хватит на прогрев 10 кв. м, но только при солидном утеплении и не слишком сильных ветрах, морозах.
• ТЭН, работая постоянно, значительно увеличит общее потребление электроэнергии.
• Протолкнуть воду по системе можно при помощи стандартной обвязки, но она не способна компенсировать слабость центрального звена.

Следует заметить, что конденсационные котлы бывают не только газовыми, но и дизельными; подобные конструкции выпускают даже многие именитые производители. Обещанный КПД несколько ниже, чем у работающих на газе аппаратов, однако и 98% – это чрезвычайно хороший показатель. Viessmann Vitorondens 222-F и 200-T — яркие примеры таких систем. Теплообменник производится из нержавеющих марок стали. В системах используется горелка универсального типа, способная применять какой угодно вид жидкого горючего.

Малый выброс вредных веществ обусловлен подготовкой смеси топлива и воздуха в идеальных пропорциях. Разработчики сумели оснастить эти аппараты комфортным управляющим блоком и сенсорным оборудованием. Источники тепла могут быть даже встроены в совершенно отлаженную отопительную систему. Современные конденсационные котлы оборудуются почти всегда особыми кожухами, которые дополнительно понижают шум. Их можно использовать благодаря этому даже в непосредственной близости от жилого пространства.

Что такое конденсаторные котлы?

Вид оборудования представляет собой видоизмененный газовый котел конвекционного типа. Энергоносителем выступает газ, поступающий по централизованному трубопроводу или баллонный. Отличие в том, что газовые конденсационные котлы отопления используют все виды тепловой энергии – открытую и закрытую. Открытая образуется при сгорании газа, закрытая – энергия нагретого конденсата.

Конструктивно котлы состоят из следующих деталей:

1. Газовая горелка, размещенная в камере сгорания закрытого типа.
2. Теплообменник. Цилиндрическая форма элемента быстрее прогревает воду за счет увеличенной площади соприкосновения.
3. Емкость для сбора конденсата, куда транспортируется теплоноситель после охлаждения отводимых масс воздуха. Парообразная субстанция отдает тепло жидкости, затем через специальное устройство слива конденсат попадает в емкость.

Принцип работы котлов, их достоинства и недостатки

Теплообменник агрегатов служит для перехода субстанции из газового состояния в конденсат. В процессе высвобождается большое количество тепловой энергии, собираемой для прогрева теплоносителя. КПД оборудования 109% – это выше, чем у любого другого устройства.

Высокий КПД объясняется принципом работы. В стандартных газовых котлах используется тепло от сжигаемого газа, в теплообменнике поток жидкости остывает до +140 С, пониженные температуры уменьшают тягу, вызывают образование конденсата, который может служить причиной появления ржавчины на металлических деталях. Поэтому тепловая энергия от выпадающего конденсата не используется, а конденсатные котлы отбирают все тепло, за счет чего повышается КПД.

Для забора теплоэнергии оборудование имеет два теплообменника. Первый работает по стандартной схеме – пропускает тепловые потоки без охлаждения ниже точки росы, второй охлаждает продукты сгорания ниже точки росы, попутно забирая тепловую энергию. Таким образом, водяной пар оседает на стенках второго теплообменного элемента, передает всю энергию воды.

Получается, что конденсатный котел – один из самых экономичных видов отопительных приборов с высоким КПД, за счет чего тепло сохраняется в помещении достаточно долго. Специальные горелки работают так, что топливо сгорает полностью, количество выбросов самое минимальное.

К достоинствам отопительных приборов относят:

• облегченный вес;
• компактность;
• низкий уровень шума;
• минимальную вибрацию при работе;
• возможность каскадной установки оборудования;
• экономичность – за сезон затраты на топливо снижаются на 35%;
• экологичность за счет полного сгорания энергоносителя, использования всей тепловой энергии.

Что касается недостатков, то он один – оборудование стоит дорого, примерно на 30-80% больше, чем стандартные газовые котлы. Однако при соблюдении условий эксплуатации агрегаты прослужат достаточно долго, вложения за счет уменьшения затрат на топливо окупаются примерно за 2-3 сезона.

Особенности работы приборов:

1. Большое количество конденсата, который нужно утилизировать. В течение 24 часов котел мощностью до 35 кВт вырабатывает до 30 л воды. Сливать в септик без нейтрализации такую воду нельзя, система нуждается в установке нейтрализующего оборудования.
2. Сниженная температура прогрева комнаты. Стандартные отопительные приборы показывают разницу температуры между трубопроводом подачи и обратного тока воды в 75 С и 55 С, а конденсационные модели всего 55 С и 35 С. Такого прогрева недостаточно, может потребоваться дополнительная система, например, контуры теплых полов или врезка большего количества радиаторов.

Как устроено оборудование?

С принципом работы отопительной системы выходит, что конструкция котла имеет два теплообменника: основной и дополнительный (или вторичный). Основное устройство функционирует стандартно и нагревается за счет используемого газа. Основная часть тепла образуется именно в этом теплообменнике. Что же касается второго – дополнительного теплообменника, то он работает на энергии паров воздуха, которые конденсируются на оборудовании.

Если с основным прибором все просто, то конденсационное устройство имеет сложную структуру. Так как температура паров незначительная, а тепла необходимо отобрать достаточное количество.

Существует ряд технических моментов, которые позволят достигнуть максимального эффекта:

• К теплообменнику присоединяются спиралевидные ребра для того, чтобы увеличить поверхность для отбора температуры.
• Для интенсивного отбора тепла можно использовать полости, которые имеют разный диаметр сечения.
• На обратный контур конструкции котла можно вмонтировать вторичный теплообменник.

При этом, компании-производители конденсационных котлов оборудуют в конструкции только лучшие горелки, благодаря которым газ и воздух оптимально и эффективно взаимодействуют.