Конденсационные газовые котлы плюсы и минусы

Горение и конденсация

При сгорании любого вида топлива образуется двуокись углерода и вода, а точнее водяные пары. Температура дымовых газов при выходе из зоны горения топлива может иметь температуру в несколько сотен градусов. В теплообменнике традиционного котла дымовые газы охлаждаются примерно до температуры 140-145 С, а затем направляются в дымоход и выбрасываются в атмосферу, унося с собой не только СО2, но и нагретый водяной пар, а вместе с ним и часть тепловой энергии, полученной при сжигании топлива.

Проблема потери тепла с дымовыми газами долгое время считалась практически неразрешимой. Попытки охладить дым до точки росы и использовать выделяемое при этом тепло осуществлялись еще в первой половине прошлого столетия, но разработчикам пришлось столкнуться с проблемой высокой коррозии материалов, делающей утилизацию тепла уходящих газов экономически нецелесообразной.

Дело в том, что при контакте продуктов сгорания с конденсатом образуется кислота, под воздействием которой материалы того времени приходили в негодность в короткие сроки.  Процесс выделения конденсата и образования кислоты, а, значит, разрушения металла, из которого был сделан котел и дымоход, начинался уже  при температуре ниже 140 С.

Именно по этой причине конструкторы традиционных котлов отопления полностью исключают саму возможность образования конденсата и стремятся к тому, чтобы уходящие дымовые газы не охлаждались ниже 140 градусов.

Однако идея использовать тепло водяного пара и за счет него повысить эффективность котла была заманчива. Неоднократно предпринимались попытки применить в конструкции котла теплообменники из материалов, устойчивых к воздействию кислот: керамики, стали с защитным покрытием, и даже стекла.

Но настоящим прорывом стало появление нержавеющей стали и устойчивых к коррозии алюминиевых сплавов, что позволило создать доступный и эффективный котел отопления, в котором продукты сгорания полностью отдают нагреваемой среде тепло, выработанное при сжигании топлива. Котел получил название конденсационного котла.

В чем отличие конденсационного и традиционного котлов отопления?

Конденсационный котел отопления, в отличие от обычного, имеет два теплообменника:

• Первый-для предварительного нагрева холодной воды, поступающей в котел
• Второй- для основного нагрева воды, поступающей из зоны ее предварительного нагрева

Нагрев основного теплообменника осуществляется за счет тепловой энергии дымовых газов, выходящих из зоны горения топлива. По сути, нагрев основного теплообменника и передача в нем тепла теплоносителю можно рассматривать как модель обычного газового котла.

Только в традиционном котле отопления дымовые газы, пройдя через теплообменник и имея температуру примерно 140 С, выбрасываются в атмосферу, унося с собой часть тепловой энергии, выработанной при сжигании топлива, а в конденсационном котле они дополнительно направляются в еще один теплообменник, где происходит снижение температуры дымовых газов до точки росы.

Значение точки росы для природного газа

Точкой росы называют определенное соотношение давления газа и его температуры, при котором происходит образование конденсата. Этот процесс еще называют выпадением росы, что и дало название термину, широко распространенному в физике и  теплотехнике.

Значение точки росы для каждого вида топлива различное и определяется концентрацией углекислого газа в уходящих дымовых газах через соотношение  RO2max / RO2. В этой формуле RO2 это содержание в уходящих дымовых газах трехатомных газов.

При сжигании в котле природного газа температура точки росы находится ниже 59 С.

При охлаждении температуры дымовых газов ниже этого значения начинается процесс образования конденсата на стенках теплообменника. При этом выделяется значительное количество тепла, используемого для предварительного подогрева воды. Образующийся конденсат также предварительно охлаждается, а затем выводится в конденсатосборник.

При сравнении эффективность, а значит, и производительность, конденсационного котла выше традиционного котла на 9-11%, величина которых определена именно использованием тепла, ранее просто выбрасываемого в атмосферу.

Устройство конденсационного котла отопления

В основе принципа действия конденсационного котла отопления лежит использование тепловой энергии водяного пара продуктов сгорания, выделяемой при его конденсации.

Для этого, как уже было сказано, в котлах используется наряду с основным теплообменником, дополнительный, конденсационный. Для его изготовления применяют только устойчивые к коррозии материалы, ведь именно от их взаимодействия, а. точнее, от способности не вступать в химические реакции с агрессивной средой, образующейся в ходе процесса конденсации пара, зависит срок службы котла.

Следует отметить, что производители конденсационных котлов отопления предлагают устройства с различными конструкционными особенностями. Однако, несмотря на различия, все современные конденсационные газовые котлы отопления имеют общие особенности:

• В конденсационных котлах по сравнению с традиционными продукты сгорания топлива проводят больше времени, что возможно только при низкой тяге, регулировать которую удобнее с помощью вентилятора, поэтому котлы имеют закрытую камеру горения и чаще всего комплектуются коаксиальным дымоходом
• В конденсационных котлах используются модульные горелки с предварительной подготовкой смеси топлива и кислорода в пропорциях, обеспечивающих оптимальное сжигание топлива.
• Для эффективной работы конденсационного котла  необходимо поступление в него обратной воды с температурой ниже температуры точки росы не менее, чем на 20С.

Это значит, что нагрев обратки должен быть на уровне 25-30С, поэтому котлы конденсационные относят к низкотемпературным и часто используют вместе с системой «теплый пол», протяженность труб которой позволяет охладить теплоноситель до нужной температуры.

Преимущества конденсационных котлов отопления

• Высокий КПД, уровень которого по сравнению с традиционными котлами отопления выше на 9-10%. Иногда, сравнивая котлы и беря за 100 % КПД обычного котла, говорят, что конденсационный имеет КПД 109-110%, что с физической точки зрения неверно, но в общем позволяет понять, какой вид оборудования более производительный и эффективный
• Полное сжигание топлива и более безопасный для окружающей среды состав продуктов горения: в них полностью отсутствует угарный газ и сероводород
• Низкий уровень шума
• Компактность и малый вес
• Возможность каскадной установки
• Возможность использования коаксиального дымохода

Виды и производители конденсационных котлов

Конденсационные котлы отопления могут работать на любом виде топлива, но в наибольшей степени их преимущества проявляются при сжигании газового топлива.

Классифицировать конденсационные котлы можно

• по способу установки: настенные и напольные.
• по наличию контура для нагрева воды: одноконтурные или двухконтурные

Выпускают конденсационные котлы все  ведущие европейские производители теплотехнического оборудования. Наибольшее распространение в нашей стране получили котлы:

• Viessmann.
• Bosch.
• Аристон

Основное различие между котлами перечисленных торговых марок состоит в наличии дополнительных опций, позволяющих более точно поддерживать выбранный климат в помещении и рационально использовать топливо.