Сравнение конвекционных и конденсационных газовых котлов

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.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

Среди многочисленных технических характеристик конденсационных котлов основными являются:

Мощность.

Мощность котла определяется исходя из площади и объема обогреваемых помещений, а также степени их утепления. Излишняя мощность приводит к перерасходу газа, а недостаточная способствует быстрому износу оборудования;

Количество контуров.

Конденсационные котлы могут быть как одноконтурными, так и двухконтурными. В первом случае котел обогревает только теплоноситель, который используется для обогрева помещений, во втором может нагревать и воду для бытовых нужд (горячее водоснабжение дома). Двухконтурные котлы устанавливают в небольших домах или квартирах с хорошей теплоизоляцией.

Для обогрева помещений большого объема устанавливают одноконтурные котлы. При этом воду для бытовых нужд нагревают с помощью бойлера косвенного подогрева.

Потребление газа.

Зависит от мощности и КПД котла, а также нагрузочных параметров системы отопления.

Температурный режим.

Определяет эффективность работы котла (КПД). При этом, чем ниже температура «обратки», тем интенсивнее конденсируется вода в теплообменнике.

Способ установки.

Конденсационные котлы бывают двух типов настенные и напольные.

Напольные это одноконтурные котлы, обладающие большой мощностью (больше 100 кВт). Как правило, такие котлы устанавливаются в отдельном помещении на специально подготовленную площадку.

Настенные котлы компактны и не требуют перед установкой специальных подготовительных работ. Обычно их мощность не превышает 100 кВт. Настенный котел не требует полноценного дымохода вполне достаточно трубы, выведенной на улицу.

КПД конденсационного котла.

Конденсационные котлы в процессе работы отбирают у продуктов сгорания не только явное тепло (низшая теплота), но и теплоту конденсации водяного пара (скрытая теплота парообразования).

При этом, используя общепринятую методику расчета эффективности традиционных газовых котлов, которая не учитывает количество теплоты, уходящей в дымоход, КПД конденсационного котла составляет 100%.

Если добавить к этому значению количество тепла, получаемое от использования «скрытой теплоты парообразования», которая составляет порядка 8…11%, то получится, что КПД конденсационных котлов может достигать 108…111%.

Но такая величина КПД является чисто условной, определяется методикой расчета и является скорее маркетинговым ходом, чем результатом точного расчета. В действительности же, объективный расчет эффективности работы конденсационного котла показывает, что его КПД составляет порядка 95…97% (для сравнения: КПД конвекционного котла не превышает 86%).

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.

Как правильно выбрать конденсаторный котел для дома?

Дорогая покупка требует тщательного выбора и разумного подхода.

Котлы служат много лет, поэтому лучше обратить внимание на некоторые правила подбора:

1. Мощность. В этом случае большая мощность не требуется, так как приведет к быстрому износу агрегата. Для расчетов оптимального показателя подойдет простая формула – на 10 м2 требуется 1 кВт тепла. В домах с плохим утеплением, наличием больших окон и для регионов с суровыми зимами показатель нужно увеличить на 30-50%.
2. Количество контуров. Если конденсационные котлы, принцип работы которых мало отличается от обычного оборудования, оснащены двумя контурами, хозяин получает возможность отопления и ГВС. Один контур будет работать на подогрев теплоносителя, второй – отвечать за раздачу горячей воды.

1. Расход топлива. Этот показатель зависит от мощности, нагрузки на систему и КПД. Например, котлы в 10 кВт расходуют до 1,12 м3/час газа, а в 30 кВт уже 3,36 м3/час. Самый большой показатель у агрегатов мощностью в 60 кВт – им требуется 6,72 м3/час газа.
2. Из чего изготовлен теплообменник. Если это силумин (алюминий с кремнием), то прибор будет инертен к химическим веществам, а нержавеющая сталь дешевле, стойко переносит коррозию, термоудары, но не переносит химически агрессивных веществ.
3. Температура режимов работы. Этот параметр влияет на КПД. Чем ниже нагревание в обратке, тем быстрее происходит процесс конденсации. Например, если температура прямого/обратного контура в 40/30 С, то КПД достигает 108%, а при показателях температуры прямого/обратного контура 90/75 С КПД равен всего 98%.

1. Наличие системы управления, контроля, блока автоматики. Оборудование установлено во всех котлах, различается только список функций. Тут выбор зависит от предпочтений хозяина, желания управлять прибором дистанционно, задавать ночной/дневной режим работы, прогрев на минимальных температурах и прочее.
2. Монтаж. Выпускаются котлы напольного и настенного вида. Напольные – это одноконтурные агрегаты с повышенной мощностью (от 100 кВт), могут интегрироваться в любую систему отопления. Настенные – приборы со сниженной мощностью (до 100 кВт), двухконтурные, не требуют обустройства полноценного дымохода, хватит трубы, выведенной через стену на улицу.

Нельзя обойти вопрос цены. Ассортимент оборудования выпускается в трех ценовых сегментах:

• Премиум. Сюда входят германские производители, которые предлагают агрегаты стильного дизайна, с бесшумной работой. Приборы изготовлены из высококачественных материалов и с сертификатами экологической безопасности.
• Средняя цена. Комфортные и экономичные приборы, в том числе одно-, двухконтурные, настенного и напольного вида. Никакой разницы с люксовыми моделями нет, кроме чуть менее раскрученной марки бренда. Пример – модели марки BAXI.
• Бюджетные приборы. Это изделия от корейских, словацких изготовителей, которые адаптированы под условия нашей действительности. Разница с элитными моделями только в упрощенном функционале и минимальном наборе «умных» опций автоматики и управления. Такие котлы отлично переносят скачки давления, перебои с электричеством и поддерживают работу там, где более дорогая автоматика останавливает функциональность котла.

Выбирая котел, не лишним будет обратить внимание на ремонтопригодность, наличие запчастей в широкой продаже и сервисных центров с умелыми сотрудниками

Устройство основных узлов котла

Конденсационные котлы отопления состоят из следующих основных узлов:

• стального корпуса, в котором расположены все конструктивные элементы;
• циркуляционного насоса, для циркуляции воды в системе теплообменников;
• камеры сгорания, внутри которой размещены горелки;
• камеры доохлаждения парогазовой смеси до температуры +57С;
• вентилятора (турбина), расположенного над камерой сгорания, предназначенного для перемешивания газовой и воздушной смеси;
• двух теплообменников: для передачи тепла воде от продуктов сгорания камеры и для конденсации влаги и получения тепловой энергии;
• патрубков и трубок для подачи воды в систему циркуляции;
• резервуара для сбора конденсата;
• дымохода для отвода продуктов сгорания;
• панели управления.

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.

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

Какие радиаторы использовать с конденсационными котлами

Для систем с конденсационными котлами подходят любые современные радиаторы, возможно, их придется установить большее количество или использовать секции большего размера (для того чтобы теплоноситель по максимуму отдал тепло), но ни ограничений по материалам, ни по конструкции нет. Нужно будет провести теплотехнический расчет потерь вашего дома, рассчитать требуемое количество секций или радиаторов. Все это зависит и от того как и из чего построен ваш дом, чем утеплен, в какой местности находится, так что универсальных рекомендаций нет. Все нужно считать применительно к каждому случаю.

Конденсационный газовый котел – принцип работы

Основным принципом работы любого оборудования конденсационного типа является способность пара в процессе охлаждения переходить в жидкое состояние.

Сам процесс перехода сопровождается высвобождением некоторого количества тепловой энергии, что позволяет значительно снизить расход топлива и повышает коэффициент полезного действия.

Принцип действия конденсационного оборудования представлен несколькими поочередными этапами:

• прохождение продуктов сгорания через первый теплообменник, с охлаждением до температурных показателей выше точки росы и передачей тепловому носителю порядка 90% всей энергии;
• подача продуктов сгорания внутрь конденсируемого теплообменника с последующим их охлаждением до температурных показателей в 50оС;
• осуществление конденсации пара и передачи скрытой энергии на уровне 10% тепловому носителю;
• поступление конденсата внутрь специального резервуара, и последующее его выведение посредством специальных труб нейтрализующих резервуаров.

Следует отметить, что для изготовления конденсируемого теплообменника обязательно должны применяться современные и высококачественные материалы, обладающие отличными противокоррозионными характеристиками.

Принцип работы конденсационных котлов

Чаще всего с этой целью используются алюминиево-кремниевые сплавы, а также надежная нержавеющая сталь, отличающиеся долговечностью и не подвергающиеся разрушению под действием агрессивных конденсатов.

В современном отопительном оборудовании, представленном газовыми котлами, показатели распределения включают в себя полезную энергию, лучистое тепло и потери, удаляемые с продуктами сгорания непосредственно в атмосферу, но КПД конденсационного котла выше традиционных приборов примерно на 15%.

Конденсационные процессы протекают внутри специальной камеры – теплообменника, который обладает значительной площадью, а вся отобранная тепловая энергия полностью возвращается непосредственно в отопительную систему.

Правила выбора конденсаторного котла для дома

Производители предлагают устройства в трех разных ценовых вариантах.

Различается оборудование так:

1. Модели премиум класса. Отличаются оригинальным дизайном, тихо работают, изготавливаются из материалов высокого качества. Каждый агрегат имеет собственный сертификат экологической безопасности.
2. Оборудование среднего ценового сегмента. Экономичные конденсационные котлы, принцип работы которых ничем не отличается от дорогого оборудования. Разница только в менее раскрученной марке. Приборы выпускаются с одним, двумя контурами, в напольном и настенном виде.
3. Бюджетные модели представлены оборудованием от корейских, словацких производителей. Особенность в адаптации к отечественным условиям эксплуатации – это большой плюс. Невысокая стоимость объясняется отсутствием разнообразной автоматики, систем контроля – в агрегатах есть стандартный набор функций, его достаточно для безупречной работы всей системы.

При выборе конденсационного газового котла в расчет принимаются следующие параметры:

• Мощность. Расчет показателя выполняется по формуле – на 10 м2 площади надо 1 кВт тепла. Для регионов с суровыми климатическими условиями к итоговому количеству следует добавить 15-30%. Избыточная мощность не нужна, это приводит к быстрому износу оборудования.
• Расход топлива. Учитывается мощность, нагрузка на систему, КПД прибора. Для котлов с мощностью в 10 кВт потребуется газа 1,12м3/час, для агрегатов в 30 кВт 3,36 м3/час. Приборы в 60 кВт потребляют 6,72 м3/час – это самый высокий показатель.
• Материал теплообменника. Модели с силуминовым теплообменником (сплав алюминия и кремния) инертны к химическим веществам, поэтому допускают применение теплоносителя с присадками. Агрегаты с теплообменниками из нержавеющей стали дешевле, выдерживают гидроудары, но от химических компонентов в теплоносителе могут прийти в негодность.
• Температурный показатель режимов работы, от которого зависит КПД. Чем ниже показатель нагрева в трубе обратного тока, тем быстрее образуется конденсат. Если температура в трубопроводах подачи/обратки в 40/30 С КПД агрегата будет 108%, при показателях в 90/75 С КПД равен 98%.
• Количество контуров. Одноконтурные котлы работают только на систему отопления, двухконтурные на отопление и раздачу ГВС. Двухконтурные модели для домашней автономной системы выбираются с мощностью до 24 кВт.

Для упрощения работы агрегаты дополняются системами контроля, автоматики. Чем больше настроек, тем дороже модель. Оптимальным набором считается наличие дневного/ночного режима работы, прогрева на минимальных температурах, остальные функции выбирает пользователь.

Оборудование такого типа считается новым, потому наличие в городе сети сервисных центров, возможность быстро купить запчасти и сделать ремонт, также важные нюансы выбора.